C++，如何在程序的每一层都保持数据局部性和良好拆分的代码结构？

Question

在我最近的项目中，我有一个这样的类:

class layer1 {
myclassa l1dataa; // layer1 data
...
myclassn l1datan;

public:
void l1datatransformsa()
{
  myotherclassa l2dataa; // layer2 data
  ...
  myotherclassn l2datan;

  many operations; // way too many operations for a single method
}

void l1datatransformsb() {}
};

l1datatransformsa 方法调用本地数据并且非常长且健壮。我想将它的代码分成更小的有意义的部分(方法)，它们都在同一个本地 layer2 数据上工作。它可以通过几种方式完成，尽管对我来说似乎都不够好，因此我要求就应该如何完成提出建议:

• 将“许多操作”的代码分解为类 layer1 的私有(private)方法。

缺点:我必须将对所有 layer2 数据的引用作为参数传递给那些新方法，这不是很优雅，因为它们太多了

• 将方法 l1datatransformsa 重写为类 layer1 的嵌套类，并将 layer2 数据声明为其数据成员。这样就可以将“许多操作”拆分为嵌套类的成员。

缺点:要从嵌套类访问 layer1 数据，我必须使用指向封闭类实例的引用或指针。这将使我在“许多操作”的代码中包含许多更改，并且会使代码不那么清晰。如果有人想到需要以相同的方式拆分嵌套类的方法之一，那就更糟了。

所有这一切背后的基本思想是通过一种舒适的方式让您的本地数据靠近使用它的函数或方法，并且只在程序的每一层与它们接触。

添加:我们想要拆分的“许多操作”对类 layer1 的几乎所有数据成员和所有本地数据 layer2 都起作用。它们按顺序处理 layer2 数据，这就是为什么它们可以轻松拆分的原因，尽管这在“编程上”有点尴尬。

Answer 1

首先，您可以通过在头文件中定义您的类、仅使用成员函数的原型(prototype)并将成员函数编写在单独的 .cpp 文件中来提高代码的清晰度。我假设您将这些组合在一起是为了更容易在此处发布。

The method l1datatransformsa invokes local data and is quite long and robust. I would like to divide its code into smaller meaningful portions (methods) which all work on the same local layer2 data.

您可能没有正确处理这个问题。如果您只是为了理智而分解一个大型成员函数，那么您需要的只是函数，而不是成员。与类关联的每个函数都不需要是成员。如果您需要从另一个成员函数之外的其他地方显式和单独地调用这些子例程，则仅在此处使用成员。当您在与类的成员函数相同的 .cpp 文件中编写辅助函数时，将它们声明为 static 并且它们将仅在该文件的范围内运行(有效地将它们限制在该类中但不给出它们是成员函数的无障碍数据访问)。这是一种对数据访问实现限制并促进模块化的简单方法。每个子函数将只对通过函数参数传递的数据进行操作(与可以自由访问类的所有成员数据的成员函数相反)。

如果您发现自己需要将大量参数传递给单个函数，问问自己是否应该 A) 将它们存储在结构而不是自变量中并将结构传递给函数或 B) 拆分函数分成几个更短、更集中的函数，这些函数在变量的子集上执行任务。如果这些是成员变量并且您仍想单独访问它们但将它们打包到一个结构中，请不要忘记您可以将结构设为私有(private)并编写简单的 getter/setter 函数来访问各个值。

保持功能集中；每个人都应该完成一项任务，并且把它做好。小函数更易于阅读、测试和调试。不要害怕将您的代码分解成多个嵌套层(l1datatransformsa 调用 helper func A，后者调用 helper func B，等等)如果它使代码更清晰。如果您可以为函数编写一个相对较短的名称，清楚准确地描述函数的作用(encryptString() 或 verifyChecksums() 而不是 dataProcessingStepFour() )，您可能走在正确的轨道上。

TL:DR version: 我不认为嵌套第二类是这里的答案。如果像您所说的那样，嵌套类需要访问父类的成员，那会在我脑海中浮现出一个标志，那就是有更好的方法来组织它(类应该独立运行，并且永远不要假设它们是子类特定类型的对象)。就个人而言，我会保持 l1datatransformsa 相对简短，并使用辅助函数(不是成员函数)来完成这项工作。如果您需要将大量不同的变量传递给辅助函数，请使用结构而不是松散变量，或者重新考虑该子函数是否需要所有这些信息，或者是否可以将其拆分为每个操作较少的较小函数数据。