OOD(Object Oritented Design)

• Inheritance 繼承
  • 表示 is-a
  • public, private, protected Inheritance
  • 子類繼承父類的所有數(shù)據(jù)成員
  • 子類對函數(shù)繼承是繼承調(diào)用權(quán)
• Composition 復(fù)合/組合
  • 表示 has-a
• Delegation 委托
  • Composition by reference 也稱為引用復(fù)合/組合(不是真正的has-a，而是has-a-pointer which point to a object)
    • 實際上component是指針，但約定俗成稱為引用復(fù)合。component指針指向另一個類，需要的時候可以通過指針調(diào)用（委托）另一個類
  • Handle/Body。Handle是接口，Body是實現(xiàn)。這是一種松耦合的思想
  • pimpl(pointer to implication)
  • reference counting 就是一種Delegation的實現(xiàn)。另外，當(dāng)一個對象想通過reference改變指向的對象時，就需要實現(xiàn)copy-on-write(寫時復(fù)制)

UML關(guān)系圖

+ public
- private
# private
_ static

Inheritance with virtual functions

• non-virtual function：不希望derived class overwrite

• virtual function

  • 希望derived class overwrite。
  • 已有默認(rèn)定義。

• pure virtual function

  • 一定要 derived class overwrite。
  • 沒有默認(rèn)定義。(其實可以有定義)

class Shape {
public:
        virtual void draw() const = 0;
        virtual void error(const std::string& msg);
        int objectID() const;
};

Inheritance, Composition的構(gòu)造和析構(gòu)順序

• Inheritance

  • 構(gòu)造由內(nèi)到外：super class constructor ==> derived class constructor
  • 析構(gòu)由外到內(nèi)：derived class destructor ==> super class destructor
    • super class destructor must be virtual, otherwise occurs undefined behavior

• Composition

  • 構(gòu)造由內(nèi)到外：component default constructor ==> derived class constructor
  • 析構(gòu)由外而內(nèi)：derived class destructor ==> component destructor

• Inheritance + Composition

  • 構(gòu)造由內(nèi)到外，先父類再組合：super class constructor ==> component default constructor ==> derived class constructor
  • 析構(gòu)由外到內(nèi)，先組合在父類：derived class destructor ==> component destructor ==> super class destructor

Inheritance,Composition,Delegation 和設(shè)計模式

Template Method 模板方法/函數(shù)

• Inheritance with virtual functions 的實現(xiàn)，晚綁定
• MFC, 通過Template Method思想實現(xiàn)的Application Framework

Adapter 適配器模式

Composition的實現(xiàn)

Observer 觀察者模式

Delegation + Inheritance

Composite 組合模式

Delegation + Inheritance

Prototype

Delegation + Inheritance
現(xiàn)在要創(chuàng)建未來的class對象，使得Prototype能看到新創(chuàng)建的對象

類型轉(zhuǎn)換與繼承

派生類向基類的類型轉(zhuǎn)換

• 從派生類到基類的類型轉(zhuǎn)換只對指針或者引用類型有效

Quote item;       // 基類對象
Bulk_quote bulk;  // 派生類對象
Quote *p = &item; // p指向Quote對象
p = &bulk;       // p指向bulk的Quote部分
Quote &r = bulk; // r綁定到bulk的Quote部分

• （非指針或引用）派生類對象也可以拷貝、移動或者賦值給一個基類對象。但由于是調(diào)用基類的拷貝控制成員，所以只能處理派生類的基類部分，派生部分會被切掉（sliced down）

Bulk_quote bulk;  // 派生類對象
Quote item(bulk); // 使用Quote::Quote(const Quote&)構(gòu)造函數(shù)
item = bulk; // 使用Quote::operator=(const Quote&)賦值操作符

• 不存在基類向派生類的隱式轉(zhuǎn)換

Bulk_quote bulk;  // 派生類對象
Quote *itemP = &bulk; // itemP的動態(tài)類型是Bulk_quote
// 即使itemP指針綁定的動態(tài)類型是Bulk_quote（派生類），但itemP的靜態(tài)類型是Quote（基類）
// 編譯器只能通過檢查指針或引用的靜態(tài)類型來判斷該轉(zhuǎn)換是否合法
Bulk_quote *bulkP = itemP; // 錯誤，不能將基類轉(zhuǎn)換成派生類

靜態(tài)類型 vs. 動態(tài)類型

• 存在條件

  • 當(dāng)使用存在繼承關(guān)系的類型時
  • 且當(dāng)變量或者表達(dá)式是引用或指針時
  • 存在靜態(tài)類型(static type)和動態(tài)類型(dynamic type)

• 靜態(tài)類型是在編譯時已知的，是變量聲明的類型

• 動態(tài)類型是在運行時才可知的，是表示內(nèi)存中的對象的類型

動態(tài)綁定（dynamic binding/ run-time binding）， 多態(tài)性， 虛函數(shù)，虛函數(shù)表

• 動態(tài)綁定：函數(shù)運行時選擇函數(shù)版本

  • 和overload區(qū)分。overload是指同一個類里，同名函數(shù)通過參數(shù)不同來確定調(diào)用哪個函數(shù)。注意和返回值無關(guān)，和繼承無關(guān)，和virtual無關(guān)

• 當(dāng)且僅當(dāng) 基類通過指針或者引用指向派生類類型，且調(diào)用的是虛函數(shù)時，才能實現(xiàn)動態(tài)綁定（會在運行時解析該調(diào)用）。但這時還不算實現(xiàn)了多態(tài)性，還需要派生類重寫override了虛函數(shù)，這是才會調(diào)用動態(tài)類型的虛函數(shù)，實現(xiàn)多態(tài)性

  • 不滿足以上的任何一個條件，都無法實現(xiàn)動態(tài)綁定（多態(tài)性），調(diào)用的都是本身的函數(shù)（編譯時綁定的函數(shù)）
  • 調(diào)用非虛函數(shù)，普通對象調(diào)用函數(shù)都是在編譯時綁定了調(diào)用函數(shù)的版本。

• 多態(tài)性：父類的指針有“多種形態(tài)”。簡而言之就是用父類的指針指向其子類的實例，然后通過父類的指針調(diào)用實際子類的成員函數(shù)

• 虛函數(shù)的作用主要是實現(xiàn)了多態(tài)的機(jī)制

  • 虛函數(shù)（Virtual Function）是通過一張?zhí)摵瘮?shù)表（Virtual Table）來實現(xiàn)的

顯式類型轉(zhuǎn)換

C++風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換提供了4種類型轉(zhuǎn)換操作符來應(yīng)對不同場合的應(yīng)用
cast-name<type>(expression)

• const_cast
  • 去const屬性
• dynamic_cast
  • 轉(zhuǎn)換的安全檢查將在運行時執(zhí)行
  • 多態(tài)類之間的類型轉(zhuǎn)換用daynamic_cast
• static_cast
  • 類似于C風(fēng)格的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。無條件轉(zhuǎn)換
  • 強(qiáng)制覆蓋編譯器的檢查工作
  • 基本類型轉(zhuǎn)換用static_cast
• reinterpret_cast
  • 不同類型的指針類型轉(zhuǎn)換用reinterpret_cast