API设计过程中的通用准则和约定准则

API设计原则

一致、易于掌握和强大的API是Qt最著名的优点之一。此文总结了我们在设计Qt风格API的过程中所积累的诀窍（know-how）。其中许多是通用准则；而其他的则更偏向于约定，遵循这些约定主要是为了与已有的API保持一致。

虽然这些准则主要用于对外的API（public API），但在设计对内的API（private API）时也推荐遵循相同的技巧（techniques），作为开发者之间协作的礼仪（courtesy）。

如有兴趣也可以读一下Jasmin Blanchette的Little Manual of API Design (PDF)或是本文的前身Matthias Ettrich的Designing Qt-Style C++ APIs。

1. 好API的6个特质

API之于程序员就如同图形界面之于普通用户（end-user）。API中的『P』实际上指的是『程序员』（Programmer），而不是『程序』（Program），强调的是API是给程序员使用的这一事实。

在第13期Qt季刊，Matthias的关于API设计的文章中提出了观点：API应该极简（minimal）且完备（complete）、语义清晰简单（have clear and simple semantics）、符合直觉（be intuitive）、易于记忆（be easy to memorize）和引导API使用者写出可读代码（lead to readable code）。

1.1 极简

极简的API是指每个class的public成员尽可能少，public的class也尽可能少。这样的API更易理解、记忆、调试和变更。

1.2 完备

完备的API是指期望有的功能都包含了。这点会和保持API极简有些冲突。如果一个成员函数放在错误的类中，那么这个函数的潜在用户就会找不到，这也是违反完备性的。

1.3 语义清晰简单

就像其他的设计一样，我们应该遵守最少意外原则（the principle of least surprise）。好的API应该可以让常见的事完成的更简单，并有可以完成不常见的事的可能性，但是却不会关注于那些不常见的事。解决的是具体问题；当没有需求时不要过度通用化解决方案。（举个例子，在Qt 3中，QMimeSourceFactory不应命名成QImageLoader并有不一样的API。）

1.4 符合直觉

就像计算机里的其他事物一样，API应该符合直觉。对于什么是符合直觉的什么不符合，不同经验和背景的人会有不同的看法。API符合直觉的测试方法：经验不很丰富的用户不用阅读API文档就能搞懂API，而且程序员不用了解API就能看明白使用API的代码。

1.5 易于记忆

为使API易于记忆，API的命名约定应该具有一致性和精确性。使用易于识别的模式和概念，并且避免用缩写。

1.6 引导API使用者写出可读代码

代码只写一次，却要多次的阅读（还有调试和修改）。写出可读性好的代码有时候要花费更多的时间，但对于产品的整个生命周期来说是节省了时间的。

最后，要记住的是，不同的用户会使用API的不同部分。尽管简单使用单个Qt类的实例应该符合直觉，但如果是要继承一个类，让用户事先看好文档是个合理的要求。

2. 静态多态

相似的类应该有相似的API。在继承（inheritance）合适时可以用继承达到这个效果，即运行时多态。然而多态也发生在设计阶段。例如，如果你用QProgressBar替换QSlider，或是用QString替换QByteArray，你会发现API的相似性使的替换很容易。这即是所谓的『静态多态』（static polymorphism）。

静态多态也使记忆API和编程模式更加容易。因此，一组相关的类有相似的API有时候比每个类都有各自的一套API更好。

一般来说，在Qt中，如果没有足够的理由要使用继承，我们更倾向于用静态多态。这样可以减少Qtpublic类的个数，也使刚学习Qt的用户在翻看文档时更有方向感。

2.1 好的案例

QDialogButtonBox与QMessageBox，在处理按钮（addButton()、setStandardButtons()等等）上有相似的API，不需要继承某个QAbstractButtonBox类。

2.2 差的案例

QTcpSocket与QUdpSocket都继承了QAbstractSocket，这两个类的交互行为的模式（mode of interaction）非常不同。似乎没有什么人以通用和有意义的方式用过QAbstractSocket指针（或者能以通用和有意义的方式使用QAbstractSocket指针）。

2.3 值得斟酌的案例

QBoxLayout是QHBoxLayout与QVBoxLayout的父类。好处：可以在工具栏上使用QBoxLayout，调用setOrientation()使其变为水平/垂直。坏处：要多一个类，并且有可能导致用户写出这样没什么意义的代码，((QBoxLayout *)hbox)->setOrientation(Qt::Vertical)。