C++ Primer Plus学习(十三)——代码重用(has-a)
代码重用(has-a)
- 包含、组合或层次化
- 私有继承
- 包含 or 私有继承?
- 各种继承方式
- 多重继承
- 类模板
C++的一个主要目标是促进代码重用。公有继承是实现这种目标的机制之一,但并不是唯一的机制。还有一种方式是使用这样的类成员:本身是另一个类的对象。这种方法称为包含(containment)、组合(composition)或层次化(layering)。另一种方法是使用私有或保护继承。通常,包含、私有继承和保护继承用于实现has-a关系,即新的类将包含另一个类的对象。
包含、组合或层次化
使用公有继承时,类可以继承接口,可能还有实现(基类的纯虚函数提供接口,但不提供实现)。获得接口是is-a关系的组成部分。而使用组合,类可以获得实现,但不能获得接口。不继承接口是has-a关系的组成部分。
私有继承
使用私有继承,基类的公有成员和保护成员都将成为派生类的私有成员。这意味着基类方法将不会成为派生类对象公有接口的一部分,但可以在派生类的成员函数中使用它们。因此私有继承提供的特性与包含相同:获得实现,但不获得接口。
包含 or 私有继承?
通常,应使用包含来建立has-a关系,有两个原因:1. 它易于理解,类声明中包含表示被包含类的显式命名对象,代码可以通过名称引用这些对象,而使用继承将使关系更抽象。 2. 继承会引起很多问题,尤其从多个基类继承时,可能必须处理很多问题。
但是如果新类需要访问原有类的保护成员,或需要重新定义虚函数,则应使用私有继承。
各种继承方式
特征 | 公有继承 | 保护继承 | 私有继承 |
---|---|---|---|
公有成员变成 | 派生类的公有成员 | 派生类的保护成员 | 派生类的私有成员 |
保护成员变成 | 派生类的保护成员 | 派生类的保护成员 | 派生类的私有成员 |
私有成员变成 | 只能通过基类接口访问 | 只能通过基类接口访问 | 只能通过基类接口访问 |
能否隐式向上转换 | 是 | 是(但只能在派生类中) | 否 |
多重继承
定义
使用多个基类的继承被称为多重继承(multiple inheritance, MI)。MI描述的是有多个直接基类的类。与单继承一样,公有MI表示的也是is-a关系。二义性
比如,从Singer和Waiter公有派生出SingingWaiter,因为Singer和Waiter都继承了一个worker组件,所以SingingWaiter将包含两个Worker组件,这将引起问题。通常可以将派生类对象的地址赋给基类指针,但现在将出现二义性:SingingWaiter ed; Worker * pw = &ed; // ambiguous
通常,这种赋值将把基类指针设置为派生对象中的基类对象的地址,但
ed
中包含两个Worker对象,有两个地址可供选择,所以应使用类型转换来指定对象:Worker * pw1 = (Waiter *) &ed; // the worker in waiter Worker * pw2 = (Singer *) &ed; // the worker in singer
这将使得使用基类指针来引用不同的对象(多态性)复杂化。
所以引入了虚基类(virtual base class) 这种技术来解决这种问题。虚基类
虚基类 使得从多个类(它们的基类相同)派生出的对象只继承一个基类对象。如果类有间接虚基类,则除非只需使用该虚基类的默认构造函数,否则必须显式地调用该虚基类的某个构造函数。
example
假设没有在SingingWaiter类中重新定义show()方法,并试图使用SingingWaiter对象调用继承的show()方法。对于单继承,如果没有重新定义show(),则将使用最近祖先中的定义。而在多重继承中,每个直接祖先都有一个show()函数,这使得上述调用是二义性的。为了解决这个问题,可以使用作用域解析运算符来澄清编程者的意图:SingingWaiter newhire("Elis Hawks", 2005, 6, soprano); newhire.Show(); // 会出现二义性 newhire.Singer::Show(); // use Singer version
然而,更好的方法是在SingingWaiter中重新定义Show(),并指出要使用哪个Show()。
虚基类和支配
通过多种途径继承一个基类的时候,如果基类是虚基类,派生类将包含基类一个子对象;如果基类不是虚基类,派生类将包含多个子对象。使用非虚基类时,规则很简单。如果类从不同的类那里继承了两个或更多的同名成员(数据或方法),则使用该成员名时,如果没有用类名进行限定,将导致二义性。但如果使用的是基类,则这样做不一定会导致二义性。在这种情况下,如果某个名称优先于(dominates)其他所有名称,则使用它时,即便不使用限定符,也不会导致二义性。那么,一个成员名如有优先于灵一个成员名呢?派生类中的名称优先于直接或间接祖先类中的相同名称。
类模板
Why?
类模板与函数模板的定义和使用类似,有时,有两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,我们可以通过如下面语句声明了一个类模板:
template <typename T> class A {public:A(T t){this->t = t;}T& getT(){return t;}public:T t; };
How?
类模板由模板说明和类说明构成。模板说明同函数模板,即:
template <类型形式参数表>
;类声明举例如下:template <typename Type>class ClassName{public://ClassName 的成员函数 private:Type DataMember; }
单个类模板的使用
#include <iostream> using namespace std;template <typename T> class A {public://函数的参数列表使用虚拟类型A(T t = 0){this->t = t;}//成员函数返回值使用虚拟类型T& getT(){return t;}private://成员变量使用虚拟类型T t; };void printA(A<int>& a) {cout << a.getT() << endl; }int main(void) {//1.模板类定义类对象,必须显示指定类型//2.模板种如果使用了构造函数,则遵守以前的类的构造函数的调用规则A<int> a(666);cout << a.getT() << endl;//模板类做为函数参数printA(a);system("pause");return 0; }
继承中类模板的使用
父类是一般类,子类是模板类
class A {public:A(int temp = 0) {this->temp = temp;}~A(){} private:int temp; };template <typename T> class B :public A{public:B(T t = 0) :A(666) {this->t = t;}~B(){} private:T t; };
父类是一般类,子类是模板类,和普通继承的用法没有区别。
子类是一般类,父类是模板类
template <typename T> class A {public:A(T t = 0) {this->t = t;}~A(){} private:T t; };class B:public A<int> {public://也可以不显示指定,直接A(666)B(int temp = 0):A<int>(666) {this->temp = temp;}~B() {} private:int temp; };
子类是一般类,父类是模板类,继承时必须在子类里实例化父类的类型参数。
父类和子类都是模板类
父类和子类都是模板类时,子类的虚拟的类型可以传递到父类中。
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