C++面向对象编程<十>:虚函数与多态

时间:2022-01-08 17:22:25

Inheritance with virtual functions

继承主要需要搭配虚函数,见如下三种关系:
non-virtual函数:你不希望derived class override(重新定义,重写)它;
virtual函数:你希望derived class override(重新定义,重写)它,且你对它已有默认定义;
pure virtual函数:你希望derived class一定要 override(重新定义,重写)它,且你对它没有默认定义;

见下代码

class Shape
{
public:
virtual void draw() const = 0; //pure virtual
virtual void error(const std::string& msg); //impure virtual
int objectID() const; //non-virtual
...
};

class Rectangle : public Shape {...};
class Ellipse: public Shape {...};

继承:什么东西都可以继承下来:数据(可以从内存角度看)和函数(继承的是调用权)。

Template Method

这是非常经典的虚函数的写法,也是一种有名的设计模式。(这个Template和C++语法的Template没什么关系)

看一个例子,问题描述如下图所示
C++面向对象编程<十>:虚函数与多态
就是打开一个文件并进行读写,前面的check file name 、search file 、open file都可以事先写好,但是读取的文件类型可能不一样,因此“读”的动作无法事先写好。因此有了下面这样的设计(MFC中的一段代码),如图
C++面向对象编程<十>:虚函数与多态

“读”的动作为:Serialize(),设计为虚函数(可能为空函数,也可能为纯虚函数,(空函数和纯虚函数不一样)),CDocument类早已写好,而我们现在需要写CMyDoc类,然后使用。把虚函延缓到子类去决定,可能是一年之后,三年之后在子类去实现,这种用法就叫做Template Method。对于一个做框架的人。应用框架里大量用到Template Method。

下面图中代码模拟下上面的过程
C++面向对象编程<十>:虚函数与多态

Inheritance+Composition关系下的构造和析构

下面一张图克一表示之间的关系
C++面向对象编程<十>:虚函数与多态
那么问题来了?谁先调用谁的构造函数呢?自己去试试吧!

Delegation + Inheritance

这种功能很强大。
先看问题,如下图
C++面向对象编程<十>:虚函数与多态
打开一个文件,用四个窗口打开观察(文件只有一份,却有4个窗口在观察,一个窗口变化,其他窗口的内容也得变化);或者是这样的,一个文件,有三种view在看它(如柱状图,饼状图等)。应该有两个class:一个是表现数据,一个是存储数据。它们之间会有什么关系呢?数据变化,视图都需要跟着变化。

解决方法见下(Subject放数据,Observe观察数据)
注册和注销的功能(还没写)

class Subject;
class Observe;

class Subject
{
private:
int m_value;
vector<Observe*> m_views; //subject has many different views, 这就是delegation(has a pointer)
public:
void attach(Observe* obs)
{
m_views.push_back(obs);
}

void set_val(int value)
{
m_value = value;
notify();
}

void notify()
{
for (int i=0; i<m_views.size(); ++i)
m_views[i]->update(this,m_value);
}
};

class Observe
{
public:
virtual void update(Subject *sub, int value) = 0;
};

subject存放数据,subject 有很多的observes,Observe只是个父类,会派生很多不同的Observers。