C++面向对象设计

一. 组合（复合），继承，委托

1.composition（组合）has-a

1.1 组合举例：（Adapter 设计模式）

关系：

利用deque功能实现所有queue功能

template <class T>
class queue{
protected:
    deque<T> c; //deque 是两端可进出，queue是末端进，前端出 
public:
    bool empty() const{ return c.empty;}
    size_type size() const{ return c.size();}
    reference front() { return c.front(); }
    reference back() { return c.back(); }
    void push(const value_type& x) { c.push_back(x); }
    void pop() { c.pop_front(); }
}; 

1.2 构造与析构

构造由内而外：

container的构造函数先调用component的默认构造函数，再执行自己

如果默认构造函数不符合要求，需自己在外部构造函数写明调用哪个内部构造函数

析构由外而内：

container的析构函数先执行自己，再调用component的析构函数

2. delegation（委托）： composition by reference

以handle/body(Pimpl)设计模式为例

关系图： 

 存指向另一个对象的指针，composition by reference 

// handle String.hpp
class StringRep;
class String {
public:
    String();
    String(const char* s);
    String(const String& s);
    String &operator=(const String& s);
    ~String();
    . . . .
private:
    StringRep* rep; // pimpl
};

//body String.cpp
#include "String.hpp"
namespace {
class StringRep {
friend class String;
    StringRep(const char* s);
    ~StringRep();
    int count;
    char* rep;
};
}

3 继承 （is-a）

3.1 举例：

struct _List_node_base
{
    _List_node_base* _M_next;
    _List_node_base* _M_prev;
};
template<typename _Tp>
struct _List_node
    : public _List_node_base
{
    _Tp _M_data;    
};

3.2 构造与析构

构造函数由内而外，析构函数由外而内；

derived的构造函数先调用base的默认构造函数，再执行自己

derived的析构函数先执行自己，再调用base的析构函数

base的析构函数必须为virtual，否则可能出现只调用基类析构函数，而未调用派生类析构函数的情况

二 虚函数与多态

1. 虚函数

函数的继承，继承的是调用权。

非虚函数：不希望子类重新定义（override 复写）它

虚函数：希望子类重新定义（override）它

纯虚函数：希望子类一定要重新定义它，你对他无定义。

class Shape {
public:
    virtual void draw( ) const = 0;  //纯虚函数 
    virtual void error(const std::string& msg); //虚函数 
    int objectID( ) const;  //非虚函数 
    ...
};
class Rectangle: public Shape { ... };
class Ellipse: public Shape { ... };

2 以开文件为例

设计模式 Template Method （MFC即为典型的 Application framework）

共有部分在设计父类时事先实现；其他无法决定其定义的（如本例中如何读文件内容）

Serialize声明为虚函数，使其延缓到子类再重新定义，决定其具体的实现。

子类对象调用父类函数，流程如图中所示

上述过程模拟代码：

#include <iostream>
using namespace std;
class CDocument{
public:
    void OnFileOpen(){
        cout << "dialog..." << endl;
        cout << "check file status..." << endl;
        cout << "open file..." << endl;
        Serialize();
        cout << "close file..." << endl;
        cout << "update all views..." << endl;
    }
    virtual void Serialize(){};
}; 

class CMyDoc : public CDocument{
public:
    virtual void Serialize(){
        //只有应用程序自身知道如何读取自己的文件
        cout<< "CMyDoc::Serialize"<<endl; 
    }
};

int main(){
    CMydoc myDoc;
    myDoc.OnFileOpen();
}