面向对象编程有哪些问题

Question

如题所述

Answer 1

1. 过度封装

使用OOP时，会把一些复杂的问题分拆抽象成较简单的独立对象，通过对象的互相调用去实现方案。但是，由于对象包含自己封装的数据，一个问题的数据集会被分散在不同的内存区域。互相调用时很可能会出现数据的cache miss的情况。

2. 多态

在C++的一般的多态实现中，会使用到虚函数表。虚函数表是通过加入一次间接层来实现动态派送。但在调用的时候需要读取虚函数表，增加cache miss的可能性。基本上要支持动态派送，无论用虚函数表、函数指针都会形成这个问题，但如果类的数目极多，把函数指针如果和数据放在一起有时候可放缓问题。

3. 数据布局

虽然OOP本身并无限制数据的布局方式，但基本上绝大部分OOP语言都是把成员变量连续包裹在一段内存中。甚至使用C去编程的时候，也通常会使用到OOP或Object-based的思考方式，把一些相关的数据放置于一个struct之内：

struct Particle {
    Vector3 position;
    Vector4 velocity;
    Vector4 color;
    float age;
    // ...
};

即使不使用多态，我们几乎不加思索地会使用这种数据布局方式。我们通常会以为，由于各个成员变量都紧凑地放置在一起，这种数据布局通常对缓存友好。然而，实际上，我们需要考虑数据的存取模式（access pattern）。

在OOP中，通过封装，一个类的各种功能会被实现为多个成员函数，而每个成员函数实际上可能只会存取少量的成员变量。这可能形式非常严重的问题，例如：

for (Particle* p = begin; p != end; ++p)
    p->position += p->velocity * dt; // æˆ– p->SimulateMotion(dt);

在这种模式下，实阶上只存取了两个成员变量，但其他成员变量也会载入缓存造成浪费。当然，如果在迭代的时候能存取尽量多的成员变量，这个问题可能并不存在，但实际上是很困难的。

如果采用传统的OOP编程范式及实现方式，数据布局的问题几乎没有解决方案。所以在[1]里，作者提出，在某些情况下，应该放弃OOP方式，以数据的存取及布局为编程的考虑重中，称作面向数据编程（data-oriented programming, DOP）。