GeekBand学习笔记-第三周 关于面向对象的编程与设计

写在前面:感谢GeekBand提供这样好的学习机会,让我在繁忙的工作之余可以学习巩固c++知识。以下是边学边记的一些扩展点。分享给大家。

关于UML:

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Share 与 Composite 两者区别

如果对象生命周期仅被构造函数调用而不被析构函数调用,那么是Share(仅仅是被拥有)关系。这个被拥有的对象可以单独存活;
如果对象生命周期被构造函数和析构函数调用,那么是Composite(是对象的一部分)关系。这个被拥有的对象不可以单独存活。可见,后者的是一种更加强烈的关系。

看这个例子

Aggregation: Share Vs Composite - 来自<Programming Game Ai by Example>
  • 【Share 关系】赛车的静态网格(Mesh),可独立存在,是随赛车创建而创建的;这个例子适用于搭配类的委托(Delegation)
  • 【Composite关系】赛车的车壳(Chasis),不可独立存在,不仅随着赛车创建而创建,而且在赛车消失的时候,车壳也会消失。这个例子适用于搭配类的复合(Composite)
  • 【Generalization关系】用于体现类的继承(Inheritance)关系


    Generalization - 来自<Programming Game Ai by Example>

    针对抽象类的表示 - 来自<Programming Game Ai by Example>

    作业中出现的抽象类

这个抽象类如果需要创建一个数组,并且10个Rectangle和10个Circle的话,那么可以用Shape的指针数组来实现

Shape** shapes = new Shape*[20];
指针的指针的知识,如Shape ** shapes, 来自www.tutorialspoint.com

还有什么好的办法,欢迎评论

这样就可以分别调用子类的构造函数了。
shapes[i] = new Rectangle(i, RInt(), RInt(),Point(RInt(), RInt()));
shapes[i] = new Circle(i, RInt(), Point(RInt(), RInt()));

但是,由于我们等下要删除一些元素,所以我们不知道在删除之后数组还剩多少个元素。所以需要自己来记录数组的长度。请教了高人之后,高人推荐用结构体。

struct MyStruct {
//http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/structures/
    Shape** shapes = new Shape*[20];
    int Length;
} shapeArray;

这样,我们就定义了一个叫MyStruct类型的结构体,实例化出shapeArray。这个结构体容器里有一个数组和一个记录长度的变量。

我们可以这样构造
    shapeArray.shapes[i] = new Rectangle(i, RInt(), RInt(),Point(RInt(), RInt()));
    shapeArray.shapes[i] = new Circle(i, RInt(), Point(RInt(), RInt()));
删除和查找的功能

这里需要注意几个细节

  • 删除完指针所指对象之后,指针需要置为空指针;
  • 不要直接删除数组对象,而是把这个对象与最后一个元素交换后缩短数组长度;
  • 交换后记得 “i--”, 避免漏网之鱼。
void DeleteShapes(int area, bool isClearAll)
{
    if (!isClearAll)
    { //Delete shapes whose area are less than the area
        Shape* shapePtr= nullptr;
        for (int i = 0; i < shapeArray.Length; i++)
        {
            if (shapeArray.shapes[i]->getArea() < area)
            {//Swap Position for sorting first
                shapePtr = shapeArray.shapes[i];
                shapeArray.shapes[i] = shapeArray.shapes[shapeArray.Length - 1];
                shapeArray.shapes[shapeArray.Length - 1] = shapePtr;
            //Then delete here.
                delete shapeArray.shapes[shapeArray.Length - 1];
                shapeArray.shapes[shapeArray.Length - 1] = nullptr;
                shapeArray.Length--;
                i--;
            }
        }
    }
    else
    {// Delete them all and reset
        for (int i = 0; i < shapeArray.Length - 1; i++)
        {
            delete shapeArray.shapes[i];
            shapeArray.shapes[i] = nullptr;
        }
        shapeArray.Length = 0;
    }
}

再说结构体

简单的概念不赘述,可以点这个小标题链接查看。
这里就单补充一个 结构体的指针

// pointers to structures
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;

struct movies_t {
  string title;
  int year;
};

int main ()
{
  string mystr;

  movies_t amovie;
  movies_t * pmovie;
  pmovie = &amovie;

  cout << "Enter title: ";
  getline (cin, pmovie->title); // pmovie->title 等价于 (*pmovie).title
                                // amovie.ptitle 等价于 *(amovie.ptitle)
                                // <假设movies_t里有个string *ptitle指针>
  cout << "Enter year: ";
  getline (cin, mystr);
  (stringstream) mystr >> pmovie->year;

  cout << "\nYou have entered:\n";
  cout << pmovie->title;
  cout << " (" << pmovie->year << ")\n";

  return 0;
}

虚函数VS纯虚函数

    class A  
    {  
    public:  
        virtual void foo()  
        {  
            cout<<"A::foo() is called"<<endl;  
        }  
    };  
    class B:public A  
    {  
    public:  
        void foo()  
        {  
            cout<<"B::foo() is called"<<endl;  
        }  
    };  
    int main(void)  
    {  
        A *a = new B();  
        a->foo();   // 在这里,a虽然是指向A的指针,但是被调用的函数(foo)却是B的!  
        return 0;  
    }  

这个例子是虚函数的一个典型应用,通过这个例子,也许你就对虚函数有了一些概念。它虚就虚在所谓“推迟联编”或者“动态联编”上,一个类函数的调用并不是在编译时刻被确定的,而是在运行时刻被确定的。由于编写代码的时候并不能确定被调用的是基类的函数还是哪个派生类的函数,所以被成为“虚”函数。

虚函数只能借助于 指针或者引用 来达到多态的效果。

C++纯虚函数

一、定义
 纯虚函数是在基类中声明的虚函数,它在基类中没有定义,但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”
 virtual void funtion1()=0
二、引入原因
  1、为了方便使用多态特性,我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
 2、在很多情况下,基类本身生成对象是不合情理的。例如,动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类,但动物本身生成对象明显不合常理。
  为了解决上述问题,引入了纯虚函数的概念,将函数定义为纯虚函数(方法:virtual ReturnType Function()= 0;),则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类,它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。
声明了纯虚函数的类是一个抽象类。所以,用户不能创建类的实例,只能创建它的派生类的实例。
纯虚函数最显著的特征是:它们必须在继承类中重新声明函数(不要后面的=0,否则该派生类也不能实例化),而且它们在抽象类中往往没有定义。
定义纯虚函数的目的在于,使派生类仅仅只是继承函数的接口。
纯虚函数的意义,让所有的类对象(主要是派生类对象)都可以执行纯虚函数的动作,但类无法为纯虚函数提供一个合理的缺省实现。所以类纯虚函数的声明就是在告诉子类的设计者,“你必须提供一个纯虚函数的实现,但我不知道你会怎样实现它”。

抽象类的介绍
抽象类是一种特殊的类,它是为了抽象和设计的目的为建立的,它处于继承层次结构的较上层。
(1)抽象类的定义: 称带有纯虚函数的类为抽象类。
(2)抽象类的作用:
抽象类的主要作用是将有关的操作作为结果接口组织在一个继承层次结构中,由它来为派生类提供一个公共的根,派生类将具体实现在其基类中作为接口的操作。所以派生类实际上刻画了一组子类的操作接口的通用语义,这些语义也传给子类,子类可以具体实现这些语义,也可以再将这些语义传给自己的子类。
(3)使用抽象类时注意:
抽象类只能作为基类来使用,其纯虚函数的实现由派生类给出。如果派生类中没有重新定义纯虚函数,而只是继承基类的纯虚函数,则这个派生类仍然还是一个抽象类。如果派生类中给出了基类纯虚函数的实现,则该派生类就不再是抽象类了,它是一个可以建立对象的具体的类。抽象类是不能定义对象的。

总结:
1、纯虚函数声明如下: virtual void funtion1()=0; 纯虚函数一定没有定义,纯虚函数用来规范派生类的行为,即接口。包含纯虚函数的类是抽象类,抽象类不能定义实例,但可以声明指向实现该抽象类的具体类的指针或引用;抽象类派生的类的纯虚函数没有被改写,那么,它的派生类还是个抽象类。定义纯虚函数就是为了让基类不可实例化,因为实例化这样的抽象数据结构本身并没有意义,或者给出实现也没有意义。
2、虚函数声明如下:virtual ReturnType FunctionName(Parameter);虚函数必须实现,如果不实现,编译器将报错。
3、对于虚函数来说,父类和子类都有各自的版本。由多态方式调用的时候动态绑定。
4、实现了纯虚函数的子类,该纯虚函数在子类中就编程了虚函数,子类的子类即孙子类可以覆盖该虚函数,由多态方式调用的时候动态绑定。
5、虚函数是C++中用于实现多态(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。
6、在有动态分配堆上内存的时候,析构函数必须是虚函数,但没有必要是纯虚的。
7、友元不是成员函数,只有成员函数才可以是虚拟的,因此友元不能是虚拟函数。但可以通过让友元函数调用虚拟成员函数来解决友元的虚拟问题。
8、析构函数应当是虚函数,将调用相应对象类型的析构函数,因此,如果指针指向的是子类对象,将调用子类的析构函数,然后自动调用基类的析构函数。

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