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程 序 设 计 实 习 INFO130048 3-2.C++ 面 向 对 象 程 序 设 计 重 载 继 承 多 态 和 聚 合 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 彭 鑫 pengxin@fudan.edu.cn

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 2/81

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 3/81

方 法 重 载 在 C++ 程 序 中, 只 要 函 数 在 形 参 个 数 或 形 参 类 型 顺 序 可 以 区 分 时, 函 数 可 以 同 名 这 种 允 许 函 数 同 名 的 机 制 称 为 方 法 重 载 编 绎 器 通 过 检 查 实 参 的 个 数 实 参 类 型 和 顺 序 自 动 确 定 一 个 合 适 的 函 数 通 常 用 于 : 有 相 同 逻 辑 意 义 但 对 不 同 数 据 类 型 进 行 操 作 的 情 况, 如 整 数 组 元 素 求 和 同 实 数 组 元 素 求 和 的 函 数 都 用 add 命 名 用 不 同 的 方 式 完 成 类 似 的 操 作, 例 如 员 工 类 的 增 加 工 资 方 法 addsalary 可 以 提 供 按 比 例 和 按 金 额 两 种 操 作 方 式 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 4/81

注 意 : 方 法 重 载 的 规 定 方 法 参 数 个 数 不 同 或 者 对 应 的 方 法 参 数 类 型 不 同 形 参 的 名 称 并 不 能 作 为 重 载 方 法 的 区 分 条 件 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 5/81

特 殊 的 方 法 重 载 : 构 造 器 重 载 参 数 个 数 不 同 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 6/81

参 数 类 型 不 同 的 方 法 重 载 参 数 类 型 不 同 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 7/81

错 误 的 方 法 重 载 形 参 名 称 并 不 能 作 为 重 载 的 区 分 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 8/81

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 9/81

继 承 -1 为 了 认 识 复 杂 的 事 物 的 另 一 个 重 要 的 手 段 是 将 复 杂 事 物 分 层 来 认 识 从 一 般 到 特 殊 将 复 杂 事 物 分 成 多 个 层 次, 从 最 高 层 的 最 普 通 出 发, 逐 层 深 入 到 更 具 体, 并 且 低 层 包 含 有 高 层 的 特 征 面 向 对 象 程 序 设 计 语 言 中, 将 分 层 抽 象 技 术 称 为 继 承 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 10/81

继 承 -2 将 继 承 应 用 于 类 的 设 计 中, 在 定 义 新 类 B 时, 能 利 用 已 有 类 A 定 义 新 类 B, 新 类 B 可 以 另 外 添 加 别 的 行 为, 或 重 新 定 义 类 A 的 某 些 行 为 称 采 用 继 承 定 义 的 新 类 B 为 被 继 承 类 A 的 子 类, 类 A 称 为 类 B 的 父 类 子 类 B 对 父 类 A 的 某 些 行 为 重 新 定 义 称 为 对 这 些 重 新 定 义 的 行 为 的 重 载 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 11/81

继 承 实 例 多 边 形 顶 点 数 顶 点 坐 标 计 算 面 积 旋 转 矩 形 长 宽 对 角 线 计 算 面 积 计 算 对 角 线 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 12/81

多 重 继 承 实 例 交 通 工 具 飞 行 器 汽 车 船 轿 车 货 车 一 般 - 特 殊 关 系 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 13/81

如 果 一 个 子 类 只 有 唯 一 一 个 父 类 ( 基 类 ), 这 个 继 承 称 为 单 一 继 承 如 果 一 个 子 类 有 一 个 以 上 的 父 类, 这 种 继 承 称 为 多 重 继 承 C++ 允 许 多 重 继 承 水 上 交 通 工 具 陆 上 交 通 工 具 水 陆 两 栖 交 通 工 具 多 重 继 承 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 14/81

C++ 中 继 承 的 写 法 class C: 访 问 控 制 A, 访 问 控 制 B { }; 表 示 类 C 从 A 和 B 继 承 而 来, 例 如 class Student: public People { }; 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 15/81

继 承 例 程 1 Person 类 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 16/81

继 承 例 程 2 Student 类 在 父 类 基 础 上 新 增 的 属 性 完 成 父 类 初 始 化 逻 辑 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 17/81

继 承 例 程 3 错 误 的 Student 类 name 是 父 类 的 private 属 性! 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 18/81

继 承 例 程 4 运 行 结 果 结 论 : 1. 子 类 对 象 创 建 时 将 先 调 用 父 类 构 造 器 完 成 父 类 逻 辑 中 的 初 始 化 操 作 2. 子 类 构 造 器 定 义 时 必 须 以 适 当 的 形 式 满 足 父 类 的 初 始 化 要 求 ( 除 非 父 类 拥 有 无 参 数 的 缺 省 构 造 器 ) 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 19/81

继 承 例 程 5 添 加 析 构 函 数 后 结 论 : 子 类 对 象 销 毁 时 将 先 调 用 子 类 的 析 构 函 数 再 调 用 父 类 的 析 构 函 数 ( 一 种 栈 式 顺 序 : 父 类 构 造 器 最 先 被 调 用, 析 构 函 数 最 后 被 调 用 ) 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 20/81

C++ 中 继 承 的 种 类 公 有 继 承 class Student: public People 私 有 继 承 class Student: private People 受 保 护 继 承 class Student: protected People 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 21/81

三 种 继 承 的 含 义 含 义 : 对 父 类 公 共 成 员 访 问 权 限 的 过 滤 假 设 有 继 承 层 次 V->B->A 以 及 拥 有 B 类 对 象 的 程 序 模 块 H 对 于 A 中 公 共 成 员 的 访 问 情 形 B 公 有 继 承 自 A B 私 有 继 承 自 A B 受 保 护 继 承 自 A B 可 以 访 问 可 以 访 问 可 以 访 问 B 的 子 类 V 可 以 访 问 不 能 访 问 可 以 访 问 拥 有 B 类 对 象 的 H 可 以 访 问 不 能 访 问 不 能 访 问 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 22/81

私 有 继 承 实 例 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 23/81

C++ 中 的 多 继 承 如 class Z: public X, private Y{ }; 通 过 多 继 承 定 义 的 类 的 对 象 同 时 拥 有 其 全 部 父 类 的 数 据 成 员 多 继 承 的 对 象 创 建 时 所 有 父 类 的 构 造 函 数 都 将 被 调 用 多 继 承 有 可 能 会 导 致 混 乱, 例 如 Java 就 不 支 持 多 继 承 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 24/81

多 继 承 的 二 义 性 问 题 当 多 个 父 类 之 间 存 在 相 同 名 称 的 成 员 定 义 时, 子 类 中 的 引 用 就 不 能 确 定 实 际 指 向 哪 一 个 解 决 方 案 : 使 用 成 员 名 限 定 例 如 Z 的 两 个 父 类 X 和 Y 都 定 义 了 方 法 f() 的 时 候, 可 以 对 Z 的 对 象 z 使 用 成 员 名 限 定 z.x::f() 表 示 从 X 继 承 而 来 的 f() z.y::f() 表 示 从 Y 继 承 而 来 的 f() 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 25/81

子 类 对 父 类 方 法 的 重 载 执 行 的 是 子 类 中 重 载 之 后 的 逻 辑 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 26/81

使 用 成 员 名 限 定 访 问 父 类 方 法 使 用 成 员 名 限 定 指 定 访 问 父 类 方 法 注 意 : 此 时 要 求 公 有 继 承 执 行 的 是 父 类 中 定 义 的 逻 辑 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 27/81

子 类 型 化 原 理 : 子 类 对 象 具 有 父 类 的 全 部 属 性 和 行 为 能 力, 可 以 作 为 父 类 对 象 使 用 例 如 一 个 学 生 自 然 是 一 个 人, 人 所 具 有 的 属 性 和 行 为 学 生 都 有, 但 行 为 有 可 能 被 重 定 义 条 件 : 一 般 要 求 子 类 公 有 继 承 自 父 类 向 上 塑 形 : 将 子 类 对 象 塑 造 为 父 类 对 象 并 进 行 使 用 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 28/81

向 上 塑 形 - 实 例 1 按 照 父 类 的 方 法 实 现 执 行 将 子 类 对 象 强 制 类 型 转 换 为 父 类 对 象 使 用 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 29/81

向 上 塑 形 - 实 例 2 按 照 父 类 的 方 法 实 现 执 行 将 子 类 对 象 的 指 针 传 入 到 接 受 父 类 对 象 指 针 的 函 数 中 如 果 是 私 有 继 承 则 报 错 : conversion from 'class Student *' to 'class Person *' exists, but is inaccessible 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 30/81

向 下 塑 形 实 例 将 父 类 对 象 向 下 塑 形 为 子 类 对 象 使 用 按 照 所 塑 形 的 子 类 逻 辑 执 行, 但 不 保 证 正 确! 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 31/81

塑 形 的 理 解 向 上 塑 形 : 子 类 对 象 作 为 父 类 对 象 使 用 外 界 只 能 访 问 父 类 中 定 义 的 公 共 方 法 和 属 性 即 使 方 法 被 子 类 重 载 过 表 现 出 来 的 仍 然 是 父 类 中 定 义 的 逻 辑 向 下 塑 形 : 父 类 对 象 作 为 子 类 对 象 使 用 表 现 出 子 类 中 定 义 的 方 法 和 逻 辑, 但 不 一 定 正 确 如 何 理 解 对 象 犹 如 空 调, 引 用 或 指 针 类 型 犹 如 空 调 的 遥 控 器 向 上 塑 形 符 合 一 般 思 维 而 向 下 塑 性 需 谨 慎 使 用 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 32/81

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 33/81

对 象 引 用 指 向 已 有 对 象 的 一 种 引 用 定 义 方 式 : 类 名 & 引 用 名 = 被 引 用 对 象 ; 不 创 建 新 的 对 象, 因 此 也 不 会 调 用 构 造 器 对 象 引 用 要 求 : 对 象 引 用 和 被 引 用 对 象 必 须 是 同 一 类 型 在 定 义 时 必 须 初 始 化 ( 除 非 是 作 为 函 数 参 数 或 返 回 值 ) 对 象 引 用 只 是 已 有 对 象 的 一 个 专 属 别 名, 而 指 针 则 可 以 用 其 它 对 象 的 地 址 任 意 赋 值 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 34/81

对 比 : 对 象 引 用 Vs 对 象 指 针 相 同 点 声 明 时 不 创 建 新 对 象 ( 如 果 用 new 关 键 字 当 然 会 创 建 新 对 象 ), 都 可 以 指 向 一 个 已 创 建 对 象 区 别 : 指 针 更 强 大 也 更 危 险 引 用 必 须 在 声 明 时 初 始 化, 而 指 针 不 用 引 用 不 能 指 向 NULL, 而 指 针 为 NULL 引 用 声 明 后 对 象 不 能 改 变, 而 指 针 可 以 随 时 改 变 指 向 的 对 象 结 论 : 如 果 引 用 可 能 为 空 或 改 变 所 指 对 象 那 么 用 指 针 如 果 是 对 一 个 确 定 对 象 的 引 用 那 么 用 对 象 引 用 ( 将 对 象 引 用 作 为 参 数 传 递 常 常 就 是 这 种 情 况 ) 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 35/81

使 用 对 象 指 针 / 引 用 的 好 处 主 要 用 途 作 为 函 数 形 参 实 现 对 象 的 引 用 传 递 作 为 对 象 内 部 的 一 个 成 分 对 象 属 性 引 用 传 递, 实 现 信 息 的 双 向 传 递 外 部 函 数 内 部 通 过 传 入 的 对 象 指 针 / 引 用 实 现 对 同 一 对 象 ( 实 参 对 象 ) 的 操 作 效 率 更 高 传 递 的 只 是 对 象 引 用, 并 不 需 要 对 象 之 间 的 拷 贝 创 建, 因 此 可 以 减 小 开 销 提 高 效 率 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 36/81

拷 贝 构 造 函 数 用 于 通 过 对 现 有 对 象 的 拷 贝 建 立 新 的 对 象 实 例 声 明 方 法 : 与 类 名 相 同, 形 参 为 本 类 对 象 的 引 用 如 果 没 有 定 义 拷 贝 构 造 函 数 那 么 系 统 将 提 供 一 个 缺 省 的 拷 贝 构 造 函 数 完 成 的 功 能 : 将 已 有 对 象 的 每 个 数 据 内 容 一 一 复 制 到 新 建 立 的 对 象 中 ( 完 全 克 隆 ) 如 果 存 在 拷 贝 构 造 的 需 要 最 好 自 己 定 义 拷 贝 构 造 函 数 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 37/81

调 用 拷 贝 构 造 函 数 的 情 况 用 已 有 对 象 去 初 始 化 新 对 象 时 ( 通 过 直 接 赋 值 或 显 式 调 用 拷 贝 构 造 函 数 ) 将 对 象 作 为 实 参 传 入 形 参 为 该 类 对 象 的 函 数 中 时 ( 注 意 区 别 于 传 引 用 或 指 针 ) 如 果 某 函 数 的 返 回 值 是 类 的 对 象, 那 么 当 该 函 数 执 行 完 成 并 返 回 值 时 注 意 : 创 建 对 象 时, 拷 贝 构 造 函 数 与 其 它 构 造 函 数 有 且 仅 有 一 个 被 调 用 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 38/81

对 象 引 用 和 对 象 指 针 示 例 -1 拷 贝 构 造 函 数 对 sing 方 法 调 用 进 行 计 数 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 39/81

对 象 引 用 和 对 象 指 针 示 例 -2 传 对 象 指 针 的 函 数 传 对 象 引 用 的 函 数 传 对 象 拷 贝 的 函 数 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 40/81

运 行 结 果 最 初 静 态 声 明 创 建 的 对 象 调 用 普 通 构 造 器 形 参 为 对 象 的 函 数 传 入 实 参 后 发 生 一 次 对 象 拷 贝 以 上 过 程 一 共 创 建 了 2 个 对 象 实 例 对 象 指 针 和 引 用 形 参 都 是 指 向 同 一 个 实 参 对 象 对 象 形 参 则 指 向 拷 贝 构 造 后 的 新 对 象 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 41/81

浅 拷 贝 与 深 拷 贝 默 认 拷 贝 构 造 函 数 的 缺 点 : 直 接 将 原 对 象 的 数 据 成 员 一 一 赋 值 给 新 的 对 象 称 为 浅 拷 贝 当 对 象 拥 有 需 要 动 态 分 配 内 存 单 元 的 数 据 成 员 时 浅 拷 贝 可 能 只 拷 贝 相 关 内 存 单 元 的 引 用 而 不 会 分 配 新 的 内 存 单 元, 由 此 造 成 问 题 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 42/81

浅 拷 贝 示 例 缺 省 的 浅 拷 贝 构 造 函 数 只 拷 贝 name 指 针 由 于 被 拷 贝 对 象 存 储 姓 名 的 数 组 空 间 释 放 而 导 致 新 对 象 的 姓 名 指 针 指 向 一 块 未 分 配 的 内 存 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 43/81

深 拷 贝 的 解 决 方 案 为 name 分 配 自 己 的 内 存 空 间 自 定 义 的 深 度 拷 贝 构 造 函 数 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 44/81

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 45/81

继 承 所 面 临 的 一 个 新 的 问 题 应 用 程 序 框 架 的 需 要 通 过 父 类 引 用 访 问 子 类 对 象 同 时 要 求 在 运 行 时 表 现 出 子 类 的 行 为 实 例 :void showtree(node root) 传 入 树 状 结 构 的 根 结 点 将 所 有 元 素 显 示 在 图 形 界 面 上 只 需 要 root 具 有 获 取 结 点 名 称 以 及 下 级 结 点 列 表 的 能 力 实 际 可 以 用 于 : 学 校 组 织 结 构 显 示 行 政 区 划 结 构 生 物 分 类 结 构 ( 共 同 特 点 具 有 获 取 自 身 名 称 和 下 级 元 素 的 接 口 ) 优 点 : 可 以 预 先 针 对 父 类 编 写 通 用 的 程 序 框 架, 对 象 内 的 具 体 逻 辑 留 待 扩 充 ( 重 用 ) 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 46/81

面 向 对 象 的 多 态 性 多 态 : 由 于 类 的 继 承 以 及 子 类 方 法 重 载 的 存 在, 使 得 以 父 类 作 为 形 参 的 函 数 在 运 行 时 可 能 接 受 不 同 类 型 的 实 参 实 参 可 能 是 : 父 类 自 身 对 象 或 者 某 个 直 接 / 间 接 子 类 的 对 象 多 态 的 根 源 : 动 态 绑 定 在 运 行 时 才 确 定 所 调 用 对 象 方 法 的 真 实 行 为 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 47/81

多 态 的 实 例 P341 多 态 的 目 标 : 达 到 同 一 个 函 数 调 用 按 实 际 对 象 的 不 同 自 动 作 出 不 同 的 响 应 的 效 果, 为 程 序 赋 予 更 大 的 灵 活 性 实 参 可 以 是 Shape Rectangle 或 其 它 新 的 Shape 子 类 的 对 象 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 48/81

问 题 问 题 : 即 使 子 类 重 载 了 父 类 方 法, 按 照 父 类 塑 形 后 执 行 的 还 是 父 类 中 的 逻 辑 解 决 方 案 : 向 编 译 器 声 明 某 些 方 法 的 具 体 实 现 将 在 子 类 中 定 义, 需 要 将 这 些 方 法 实 现 的 绑 定 延 迟 到 运 行 时 进 行 实 现 : 使 用 虚 函 数 在 这 种 方 法 前 冠 以 virtual 关 键 字 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 49/81

虚 函 数 实 例 框 架 代 码 执 行 的 是 每 一 个 对 象 所 对 应 的 子 类 中 定 义 的 逻 辑 : 实 现 动 态 绑 定 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 50/81

总 结 : 多 态 以 及 的 作 用 C++ 中 多 态 的 实 现 依 赖 于 虚 函 数 以 及 基 于 虚 函 数 实 现 的 动 态 绑 定 作 用 1: 提 高 框 架 代 码 ( 例 如 上 例 中 的 函 数 concert) 重 用 性 作 用 2: 提 高 灵 活 性 和 可 扩 展 性 例 如 上 例 中 未 来 再 增 加 新 的 乐 器 也 不 需 要 修 改 已 有 代 码 而 致 需 要 扩 展 新 的 乐 器 子 类 即 可 扩 展 而 不 是 修 改 是 一 种 很 好 的 维 护 方 式 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 51/81

构 造 函 数 和 析 构 函 数 构 造 函 数 不 能 定 义 为 虚 函 数 : 因 为 总 要 通 过 它 创 建 一 个 新 的 对 象 实 例 构 造 函 数 总 是 自 动 调 用, 无 法 通 过 一 个 函 数 调 用 形 参 的 构 造 器 析 构 函 数 可 以 定 义 为 虚 函 数 与 delete 操 作 符 相 关 联, 如 果 delete 对 象 类 型 的 析 构 函 数 是 虚 函 数, 那 么 相 应 的 析 构 逻 辑 将 取 决 于 运 行 时 传 入 的 实 际 对 象 类 型 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 52/81

纯 虚 函 数 父 类 中 的 虚 函 数 不 给 出 任 何 实 际 代 码, 仅 仅 声 明 虚 函 数 的 接 口 ( 形 参 返 回 类 型 ) 方 法 声 明 :virtual 返 回 类 型 纯 虚 函 数 名 ( 形 参 列 表 )=0; 大 多 数 情 况 下 虚 函 数 定 义 为 纯 虚 函 数 比 较 符 合 习 惯 思 维 抽 象 类 : 定 义 了 至 少 一 个 纯 虚 函 数 的 类 仅 具 有 抽 象 ( 相 对 而 言 ) 的 概 念 含 义 ( 例 如 汽 车 ), 无 法 被 直 接 实 例 化 继 承 抽 象 类 的 子 类 也 可 以 是 抽 象 类 : 不 重 载 父 类 的 纯 虚 函 数 或 定 义 新 的 纯 虚 函 数 ( 概 念 层 次 中 的 中 间 层 次, 例 如 交 通 工 具 与 轿 车 之 间 的 汽 车 ) 定 义 抽 象 类 可 以 提 高 继 承 层 次 的 清 晰 度 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 53/81

内 容 摘 要 方 法 重 载 类 的 继 承 对 象 引 用 和 拷 贝 构 造 函 数 虚 函 数 和 多 态 性 类 的 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 54/81

聚 集 另 一 种 常 见 的 面 向 对 象 机 制 聚 集 体 现 了 一 种 对 象 之 间 包 含 与 被 包 含 的 关 系, 即 is-part-of 的 关 系 聚 合 : 研 究 生 具 有 专 业 和 导 师 ( 松 散 的 对 等 聚 合 ) 组 合 : 电 脑 由 CPU 主 板 电 源 等 元 件 组 成 符 合 人 类 对 世 界 的 一 般 认 识 方 式 有 助 于 复 用 : 通 过 小 粒 度 的 对 象 复 合 出 完 成 更 复 杂 任 务 的 大 粒 度 的 对 象 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 55/81

聚 集 表 示 整 体 / 部 分 或 对 等 关 联 的 一 种 关 系 部 分 对 象 一 般 可 以 是 多 个 整 体 对 象 的 一 部 分 部 分 对 象 的 创 建 和 销 毁 独 立 于 整 体 对 象 还 有 很 多 时 候 聚 集 关 系 的 两 端 是 一 种 相 对 平 等 的 关 系 例 子 : 一 个 学 生 和 他 的 院 系 研 究 生 与 他 的 导 师 组 * * 成 员 个 人 聚 集 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 56/81

组 合 一 种 更 强 形 式 的 关 联, 代 表 整 体 的 组 合 对 象 有 管 理 它 的 部 分 对 象 的 特 有 责 任 特 点 1: 部 分 对 象 一 般 专 属 于 整 体 对 象 特 点 2: 部 分 对 象 的 创 建 和 销 毁 一 般, 都 由 整 体 对 象 来 完 成, 生 命 周 期 基 本 一 致 例 如 : 汽 车 与 它 的 轮 胎 电 脑 与 它 的 零 部 件 窗 口 * * * * 正 文 对 话 框 按 钮 菜 单 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 57/81

聚 合 还 是 组 合 设 计 类 之 间 的 聚 合 / 组 合 关 系 时 主 要 考 虑 二 者 在 现 实 意 义 上 的 关 系 以 及 二 者 生 命 周 期 管 理 的 需 要 组 合 成 员 和 组 合 体 一 般 具 有 一 致 的 生 命 周 期 ( 一 起 创 建 一 起 销 毁 ) 组 合 成 员 一 般 专 属 于 组 合 体 有 的 时 候 二 者 的 区 分 并 不 是 那 么 绝 对, 但 无 论 采 取 哪 种 方 式 都 要 妥 善 设 计 相 应 的 成 员 对 象 创 建 和 销 毁 机 制 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 58/81

组 合 类 成 员 以 对 象 的 形 式 成 为 组 合 类 的 数 据 成 员 与 组 合 类 对 象 具 有 相 同 的 生 命 周 期 在 组 合 类 创 建 时 一 一 构 造 和 初 始 化 在 组 合 类 销 毁 时 一 一 析 构 组 合 成 员 的 初 始 化 必 须 在 组 合 类 的 构 造 器 上 进 行 必 要 的 安 排 或 者 组 合 成 员 存 在 缺 省 构 造 器 或 者 用 组 合 类 构 造 器 参 数 的 一 部 分 来 初 始 化 成 员 对 象 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 59/81

组 合 类 构 造 / 析 构 示 例 this 指 针 指 向 当 前 对 象 本 身 初 始 化 组 合 成 员 对 象 对 于 一 些 较 小 的 类 可 以 把 声 明 和 实 现 写 在 一 起 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 60/81

运 行 结 果 构 造 顺 序 成 员 对 象 按 照 在 组 合 类 声 明 中 的 顺 序 依 次 调 用 各 自 的 构 造 函 数 组 合 类 对 象 调 用 组 合 类 的 构 造 函 数 析 造 顺 序 调 用 组 合 类 的 析 构 函 数 进 行 组 合 类 清 理 成 员 对 象 按 照 在 组 合 类 声 明 中 的 顺 序 依 次 调 用 各 自 的 析 造 函 数 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 61/81

聚 合 类 成 员 一 般 以 对 象 指 针 的 形 式 成 为 聚 合 类 的 数 据 成 员 与 聚 合 类 对 象 具 有 不 同 的 生 命 周 期 可 能 在 适 当 的 时 候 在 聚 合 类 内 部 进 行 动 态 创 建, 此 时 注 意 聚 合 类 析 构 的 时 候 要 照 顾 到 动 态 创 建 的 数 据 成 员 可 能 在 外 部 创 建 之 后 通 过 传 入 对 象 地 址 的 方 式 赋 值, 这 时 成 员 对 象 的 销 毁 与 聚 合 对 象 无 关 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 62/81

聚 合 类 示 例 添 加 学 生 时 创 建 学 生 对 象 并 加 到 学 生 列 表 中 用 链 表 表 示 的 一 对 多 聚 合 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 63/81

运 行 结 果 在 本 例 中 : 聚 合 对 象 通 过 添 加 学 生 的 方 法 一 一 加 入 到 聚 合 体 中, 聚 合 体 析 构 时 将 所 有 学 生 对 象 全 部 析 构 如 果 程 序 中 学 生 对 象 还 有 其 它 用 途, 并 不 只 服 务 于 导 师 对 象, 那 么 添 加 学 生 应 该 传 入 已 有 学 生 对 象 的 地 址, 而 导 师 对 象 析 构 时 也 不 用 管 学 生 对 象 的 析 构 复 旦 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系 本 科 生 课 程 程 序 设 计 实 习 64/81