重構 (refactoring) 是指不改變軟體 (software) 外部行為下，對程式原始碼 (source code) 進行整理、修改，不外是希望提升原始碼的可讀性及更易於維護

簡單說，只要感覺原始碼有些不對勁就該重構，尤其在一個大的開發團隊中，每個小組負責的部份可能都不同，因而常常會發生識別字 (identifier) 命名不一致或是太多類別有共通特性的情況。所以需要適時的重構原始程式碼，這也是軟體開發過程中一項重要的工作。

常見的重構技術如下

• 對資料成員 (data member) 進行封裝 (encapsulation) ，並將資料成員及成員函數 (member function) 名稱更改為具有一致性。
• 移動資料成員或成員函數，讓其出現在更適合的位置。
• 使型態 (type) 可以更具通用性，或挑出共通的資料成員、成員函數定義在父類別 (superclass) 中，使子類別 (subclass) 繼承 (inherit) 父類別。

有許多專書討論重構技術，由於本書篇幅有限，不可能塞太多東西，所以這裡僅是初步介紹而已，以下以 Encrypt 類別 (class) 為例，介紹如何替 Encrypt 類別重構。

重構通常需要搭配單元測試 (unit testing) ，確保軟體各部份的功能沒有改變。

我們利用數學公式設計一種演算法 (algorithm) ，利用這種演算法來建立密碼表，然而這個演算法並不是最理想的方式，因為這個公式建立的密碼表只有

5 × 10 = 50

依據 a 可能有 5 種數字， b 可能有 10 種數字，因此這個演算法最多就只能產生 50 種密碼表。

可是 26 個英文字母的排列會有

1 × 2 × 3 × ⋯⋯ × 25 × 26 = 4.0329 × 10²⁶

由上可見有非常非常多種。

有沒有更理想的方式呢？有的，事實上我們可以直接攪亂字串 (string) 中字母的順序，這需要另一個攪亂順序的演算法，這在標準程式庫 (standard library) 中有，另外編碼 ToEncode() 跟 ToDecode() 兩個方法都按照 ASCII 原始數值來做計算也太不直覺了，事實上有更簡單直覺的處理方式。

以下看到重構後的 Encrypt 類別，先是標頭檔 (header file) Encrypt 類別的宣告

// 宣告 Encrypt 類別
class Encrypt {
public:
    // 宣告建構函數
    Encrypt(string s = "");
    // 宣告 setter 成員函數
    void set_code_array(string);
    // 宣告 getter 成員函數
    string get_code_array();
    // 宣告編碼、解碼的成員函數
    string ToEncode(string);
    string ToDecode(string);

private:
    // 密碼表字串
    string code_array;
    // 字母表字串
    string alphabet_array;
};

完整程式碼可以參考「範例程式碼」的 encrypt_refactor.h 。

建構函數 (constructor) 新增了預設參數 (default argument)

// 宣告建構函數
Encrypt(string s = "");

注意建構函數的小括弧中增加 string 型態的參數 (parameter) s ，同時直接用指派運算子 (assignment operator) 將 s 設定為空字串 "" ，這種寫法是預設參數，也就是說重構版的建構函數需要一個參數 s ，但是這個 s 已經有預設值，因此如果建立 Encrypt 型態的物件 (object) 就可以不需要提供參數 s 。

加入參數主要目的是由參數建立密碼表，因為密碼表是字串， GUI 篇會介紹將密碼表字串儲存到純文字檔案中，以實現存檔功能，因此 Encrypt 類別的建構函數就需要直接以參數建立密碼表的功能。

底下資料成員新增了字母表字串

// 字母表字串
string alphabet_array;

這是因為重構版的編碼與解碼改用字串索引值對照的方式，因此就需要一個對照的字母表字串。

底下繼續看到重構後的建構函數

// Encrypt 的建構函數
Encrypt::Encrypt(string s) {
    // 建立字母表字串
    alphabet_array = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

    // 判斷是否由參數設定密碼表
    if (s != "") {
        code_array = s;
    }
    else {
        // 初始化密碼表字串
        code_array = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        // 獲取時鐘週期個數
        unsigned int seed = system_clock::now().time_since_epoch().count();
        // 攪亂字串中的元素順序
        shuffle(code_array.begin(), code_array.end(), mt19937(seed));
    }
}

完整程式碼可以參考「範例程式碼」的 encrypt_refactor.cxx 。

這裡直接用字串常數建立字母表字串

// 建立字母表字串
alphabet_array = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

下面藉由判斷參數 s 是否為空字串，如果不是空字串，就將參數 s 設定為密碼表

// 判斷是否由參數設定密碼表
if (s != "") {
    code_array = s;
}

反之參數 s 是空字串，代表需要建立新的密碼表，這裡採用的方式是單元 16 與單元 17 練習介紹的攪亂集合體型態裡面元素順序的方式

else {
    // 初始化密碼表字串
    code_array = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    // 獲取時鐘週期個數
    unsigned int seed = system_clock::now().time_since_epoch().count();
    // 攪亂整數陣列中的元素順序
    shuffle(code_array.begin(), code_array.end(), mt19937(seed));
}

底下繼續看到重構後的 ToEncode() 成員函數

// 進行編碼工作的成員函數
string Encrypt::ToEncode(string s) {
    // 由參數字串取得字元的暫存變數
    char c;
    // 暫存編碼結果的字串
    string r;
    // 利用迴圈走完參數字串的所有字元
    for (char c: s) {
        // 判斷該字元是否為英文小寫字母，若是英文小寫字母就進行編碼轉換
        if (islower(c)) {
            r += alphabet_array.at(code_array.find(c));
        }
        else {
            r += c;
        }
    }

    // 結束回傳編碼過的字串
    return r;
}

編碼迴圈 (loop) 改成如下

// 利用迴圈走完參數字串的所有字元
for (char c: s) {
    // 判斷該字元是否為英文小寫字母，若是英文小寫字母就進行編碼轉換
    if (islower(c)) {
        r += code_array.at(alphabet_array.find(c));
    }
    else {
        r += c;
    }
}

這裡 for 迴圈之後的小括弧改成宣告字元變數 c ，後面接冒號，冒號之後接參數字串 s

for (char c: s) {

字元變數 c 會依序取得參數字串 s 中的每一個字元，這是 C++11 新增 for 迴圈比較便捷的寫法，然後底下用 islower() 判斷該字元是否為英文小寫字母

if (islower(c)) {

islower() 在標準程式庫 cctype 中，這是個布林函數 (Boolean function) ，也就是如果參數是英文小寫字母就回傳 true ，否則回傳 false 。

如果當下處理的字元變數 c 是英文小寫字母，就進行編碼轉換

r += code_array.at(alphabet_array.find(c));

原理很簡單，先用字母表字串 alphabet_array 呼叫 find() ，以字元變數 c 當參數，這樣會回傳字元變數 c 在字母表字串中的索引值 (index) ，這個索引值也就是要轉換編碼字元在密碼表中的索引值，因此再以密碼表字串 code_array 呼叫 at() ，把取得的字母表索引值當參數就能取得編碼字元，接下來用 += 把編碼字元附加到暫存字串之後。

反之不是英文小寫字母，就直接用 += 把字元變數 c 附加到暫存字串之後

else {
    r += c;
}

至於解碼的 ToDecode() 跟 ToEncode() 非常類似，差別在於 code_array 跟 alphabet_array 的位置對調而已。

測試執行的 encrypt_demo.cxx 換成 encrypt_refactor_demo.cxx ，主要差異只有引入得標頭檔換成 encrypt_refactor.h

// 引入 Encrypt 類別的標頭檔
#include "encrypt_refactor.h"

編譯時要將 encrypt_refactor.cxx 跟 encrypt_refactor_demo.cxx 放在一起編譯，同時加上參數 -std=c++11

GUI 篇與會使用重構版的 Encrypt 類別當作計算核心，在此之前，我們先來好好認識一下標準程式庫囉！

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