C++笔记三（面向对象编程上）

十一组合和继承

OOD（Object Oriented Design）
（1）基于对象：单一类的写法；
（2）面向对象：类与类之间的关系，包含三种：Composition（复合）、Delegation（委托）、 Inheritance（继承）。

11.1 Composition表示has-a

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如上图所示，queue类中有deque类，称为queue has-a deque即类的复合。
这也是一种设计模式Adapter，queue类拥有deque类，而且queue所有的函数功能都借用deque类来实现。deque功能非常全，queue根据用户开放部分的功能，queue是一种adapter。

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这是复合在内存中的表现，queue类有deque类，deque类有Itr类，sizeof的计算如图所示：

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类之间在复合关系下构造函数与析构函数的顺序为：
（1）构造由内而外。container的构造函数首先调用Component的default构造函数，然后才执行自己。

Container::Container(...):Component(  ){ ... };

（2) 析构由外而内。container的析构函数首先执行自己，然后才调用component的析构函数。

Container::~Container(...){ ... ~Component(  ) };

11.2 Delegation（委托）（Composition by reference）

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（1）如图所示左边有指向右边的指针，这种叫委托。它和复合的区别是复合内外部是一起出现，两者生命周期同步；而委托则是允许外部先创建出来，等需要的时候再把内部写好，两者生命周期不同步。
（2) 图示写法叫做Handle/Body或者pointer implementation（pimpl）。左边是对外的接口，右边是功能的实现，右边不影响左边，右边可以更改甚至指向别的类，具有良好的弹性。

11.3 Inheritance（继承）表示is-a

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子类从父类继承了数据和函数（函数继承的是调用权）。

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类之间在继承关系下构造函数与析构函数的顺序为：
（1）构造由内而外。Derived的构造函数首先调用Base的default构造函数，然后才执行自己。

Derived::Derived(...):Base(  ){ ... };

（2) 析构由外而内。Derived的析构函数首先执行自己，然后才调用Base的析构函数。Base class的析构必须是virtual，否则会出现undefined behavior！

Derived::~Derived(...){ ... ~Base(  ) };

十二虚函数与多态

12.1 虚函数及其应用

继承最有价值的是和虚函数的搭配使用。成员函数从虚函数的角度出发分为三种：
（1）non-virtual函数：你不希望derived class重新定义（override，重写）它；
（2）virtual函数：你希望derived class重新定义（override，重写）它，且你对它已有默认定义；
（3）pure virtual函数：你希望derived class一定要重新定义（override，重写）它，且你对它没有默认定义。

虚函数应用实例如下：

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旧文件的开启与读取，check file name 、search file 、open file任何人写的都差不多，可以事先写，但是因为每个人读取的文件类型不一样，所以读取这个动作不能事先写。框架如下：

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应用框架CDocument中已经事先写好check file name 、search file等函数，CMyDoc是CDocument的子类，没法事先写的Serialize()设计为虚函数（可能为空函数，也可能为纯虚函数），使用流程如图箭头所示，创建一个子类的对象，通过子类的对象调用父类的函数，遇到Serialize()时父类函数去找子类的定义，然后再将剩余的动作完成，将Serialize()延缓到子类去定义，这种用法就叫做Template Method（23种设计模式之一，Method是java中的函数）。
这种设计模式适合做框架，MFC大量用到Template Method。

具体代码实现（仿真）：

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12.2 继承+复合关系下的构造与析构

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在图示继承+复合关系下构造函数与析构函数的顺序为：
（1）构造由内而外。Derived的构造函数首先调用Base的default构造函数，然后调用Component的构造函数，最后才执行自己。

Derived::Derived(...):Base(  )，Component（）{ ... };

（2) 析构由外而内。Derived的析构函数首先执行自己，然后调用Component的析构函数，最后调用Base的析构函数。

Derived::~Derived(...){ ... ~Component（），~Base(  ) };

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在图示继承+复合关系下构造函数与析构函数的顺序为：
（1）构造由内而外。Derived的构造函数首先调用Component的default构造函数，然后调用Base的构造函数，最后才执行自己。

Derived::Derived(...):Component（），Base(  ){ ... };

（2) 析构由外而内。Derived的析构函数首先执行自己，然后调用Base的析构函数，最后调用Component的的析构函数。

Derived::~Derived(...){ ... ~Base(  ) ，~Component（）};

12.3 多态实例

功能最强大的是委托+继承设计方式。
委托+继承设计实例1（Observer）：

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左边为放数据的class，右边为观察的class，左边可以有很多的右边，左边数据装有指向右边指针的容器，右边可以被继承，将来创建的子类is a Observer都可以放在容器里面，所以可以产生不同的Observer。
左边要提供注册和注销的功能，如图attach传入Observer放到容器里头。左边还应该有notify把所有Observer进行遍历，去通知Observer，内容由Observer写好，左边调用。

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如图所示有多个窗口看同一份文件或者不同角度看同一份数据。实现代码如下：

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委托+继承设计实例2（Composite）：

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文件系统：Primitive代表文件，Composite是一个容器，容纳很多个Primitive和Composite，所以设计一个父类Component，Primitive和Composite都is a Component，Component和Composite是委托的关系。add函数和容器类似，add不能设计为纯虚函数，因为Primitive不能定义。

委托+继承设计实例3（Prototype）：
我需要一个树状继承体系，子类未来才被派生，不知道未来子类的名称。让派生的子类创建一个自己当成原型Prototype，让我有办法去看到子类创建出来的的原型放在什么位置上。

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在LandSatImage类里面放一个静态的对象LAST，他的类型是LandSatImage（自己），构造函数写成私有的，通过私有的构造函数调用addPrototype，将自己挂上去，addPrototype是父类写的，它将得到的指针放到容器里头去，这样就可以使破折号下面创建的原型放到上面去，可以被上面看到。子类准备一个函数clone，它new一个自己。破折号以上可以通过原型（这是一个对象）可以调用clone这个函数，做出一个副本，如果没有原型则不能。
clone不能是静态函数，因为静态函数的调用需要class name，这里没有。
实现代码如下：