用 C++ 示例解释 UML 类图

如您所知，类图是显示系统中不同类的属性、操作以及不同对象之间关系的图。

即使我已经使用它很长时间了；每次使用的时候总是很混乱。这篇文章就是为像我这样的人准备的；对初学者也有帮助，这里我将用C++类示例解释类图。

类表示

class Circle
{
private:double radius;Point center;
public:setRadius(double radius);setCenter(Point center);double getArea();double getCircumfrence();
};

上述类的类图如下所示。

类的不同可见性可以表示为

“+” Public
“-” Private
“#” Protected

不同的参数方向

“in”参数是一个输入参数。
“Inout” 该参数既可以输入也可以输出。
“Out” 该参数是一个输出参数。

类中不同类型的成员

1) 静态成员用下划线表示。
2) 纯虚函数用斜体表示。

类关系

在一个系统中，一个类可能与不同的类相关，以下是不同的关系。

关联(Association)（知道一个）
依赖(Dependency)（使用一个）
聚合(Aggregation)（有一个）
组合(Composition )（有一个）
继承(Inheritance)（是一个）
类模板(Class template)

关系中的不同多重性

“0..1” 没有实例，或一个实例（可选）
“1” 正好一个实例
“0..* or *” 零个或多个实例
“1..*” 一个或多个实例（至少一个）

关联(Association)

一个类知道另一个类；一个类包含指向另一个类对象的指针或引用。

关联可以分为单向关联、双向关联、自身关联。

1）单向关联

单向关联X->Y：表示X“知道”Y，X可以调用Y的公共属性和方法。没有生命周期的依赖。

表示

C++ 示例

class X
{
public:Y *pY;
};class Y
{
};

这里“X”类中的“Y *pY”没有任何生命周期依赖（组合），也没有暗示任何包含（聚合）；所以它是一个关联。

2）双向关联

双向关联X-Y：双方都“知道”对方，都可以调用对方的公共属性和方法。

表示

C++ 示例

class X
{
public:Y* pY;
};class Y
{
public:X* pX;
};

3）自身关联

自身关联：自己引用自己，这个在链表中非常常见。

可以看到，下面的Object类，就是一个自身关联的应用，它有一个自己指向自己的指针，用来实现链表。

表示

C++ 示例

class Object
{
public:int data;Object *next;
};class ObjectList
{
public:Object *first;ObjectList();void insert(Object* obj);void print() const;
};

依赖(Dependency)

依赖用来表述一个类X“use”了另一个类Y。X可以是通过任何方式“use”类Y，如：

1）X的成员函数的返回值为Y；

2）X的成员函数使用Y作为函数参数；

3）X的成员函数的内部实现使用了Y；

表示

依赖关系通常使用虚线箭头“---->”表示，箭头指向被“use”的类。

C++示例

class X
{...Y    f0()     {…;  return y;      }void f1(Y y)  {…;  y.Foo();       }void f2(Y *y) {…;  y->Foo();      }void f3(Y &y) {…;  y.Foo();       }void f4()     {   Y y; y.Foo();  …}void f5()     {…; Y::StaticFoo(); }...
};

聚合(Aggregation)

当一个类是其他类的集合或容器，但容器中包含的类对容器没有很强的生命周期依赖时，就会发生聚合——本质上，如果容器被销毁，它的内容不会被销毁。您可能会混淆聚合和关联。关联与聚合的不同之处仅在于关联不表示任何包含关系。

表示

Window类包含其Shape的列表，Shape也可能被其他类共享；Shape的生命周期不取决于Window类。

C++示例

class Window
{
public://...
private:vector<Shape> itsShapes;
};

组合(Composition )

组合是更强的聚合形式。当一个类是其他类的集合或容器，但容器中包含的类对容器具有很强的生命周期依赖性时，可能会发生组合——本质上，如果容器被销毁，其内容也会被销毁。

表示

C++ 示例

class Point
{
};class Circle
{
private:...Point center;
....
};

class X {
...
Y a; // 1; Composition
Y b[10]; // 0..10; Composition
};class X {
X() { a = new Y[10]; }
~X(){ delete [] a; }
...
Y *a; // 0..10; Composition
};class X {
...
vector<Y> a;    // if X contains vector, it is a composition;
};class X {
...
vector<Y*> a;    // if X contains vector, and construction and destruction of Y* happen // inside X (in constructor/destructor) it is composition; otherwise // aggregation.
};

继承(Inheritance )/泛化(Generalization)

在继承关系中，一个类是从另一个类派生的。这是两个类之间的“是一个”关系。

表示

这里Shape是一个抽象类，这就是它以斜体显示的原因。 Shape类的Draw()和Erase()方法是纯虚函数，所以也用斜体表示。

C++示例

class Shape
{
public:virtual void Draw() = 0;virtual void Erase() = 0;
};class Circle : public Shape
{
};class Ellipse : public Shape
{
};

类模板

模板类是泛型类。C++、java、C#等语言都支持泛型编程。

表示

C++ 表示

template
class X {
...
...
...
};
X Y
...
X a;
...

template <typename Key, typename T>
calss MyMap
{
public:MyMap(){}virtual ~MyMap(){}
};typedef MyMap<int, Person*> PersonMap;

参考链接：EA画UML图中如何创建类模板

// 简单的一个C++代码，实现数组的建立，以及给数组第一个元素赋初值和得到数组第一个元素的值
#include <iostream>using namespace std;template <typename T, int size>
class Array
{
private:T elements[size];public:void addElement(T e){elements[0] = e;}T getElement(int i){return elements[i];}
};using IntArray = Array<int, 20>;
using FloatArray = Array<float, 10>;
using CharArray = Array<char, 30>;int main()
{IntArray array_int;array_int.addElement(3);cout << array_int.getElement(0) << endl;FloatArray array_float;array_float.addElement(3.5);cout << array_float.getElement(0) << endl;CharArray array_char;array_char.addElement('4');cout << array_char.getElement(0) << endl;return 0;
}

运行结果：

扩展阅读：UML—模板类实现

UML之类图

翻译原文：UML Class Diagram Explained With C++ samples

参考文章：C++ UML小结

UML学习：统一建模语言（UML）学习指南

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用Visio做类图时，如何表示虚函数？内详

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