C++學習隨筆之十一：C++中的代碼重用

引言：C++的一個主要目的是代碼重用，提高效率，公有繼承是實現這個目的的一種機制。還有其他的機制，本部分主要介紹其他代碼重用方法，一種是包含、組合或層次化，另一種是私人或保護繼承，通常組合、私人繼承和保護繼承喲國語實現has-a關係，即新的對類將包含另一個類的對象。還有一種就是和函數模板對應的類模板。

1.包含對象成員的類：

包含對象的類就是這樣一種類：類中包含了這樣的一個類成員：本身是另一個類的對象。這種方法稱為包含、組合或層次化。

C++和約束：C++包含讓程式員能夠限制程式結構的特性——使用explicit防止單參數建構函式的隱式轉換，使用const限制方法修改資料等等。這樣做的根本原因是：在編譯階段出現錯誤要比在運行階段出現錯誤要好，要優。

初始化順序：當初始化列表包含多重專案時，這些項目被初始化的順序為它們被聲明的順序，而不是它們在初始化列表中的順序。例如：

Student(const char *str,const double *pd,int n):scores(pd,n),name(str){}

則name成員仍將首先初始化，因為在類定義中它首先被聲明。

介面和實現：使用公有繼承是，類可以繼承介面，可能還有實現（基類的純虛函數提供介面，但不提供實現）。獲得介面是is-a關係的組成部分。而是用組合，類可以獲得實現，但不能獲得介面。不繼承介面是has-a關係的組成部分。

2.私人繼承和保護繼承：

私人繼承：

私人繼承，也是實現has-a關係的一種途徑。使用私人繼承，基類的公有成員和保護成員都將成為衍生類別的私人成員。這就意味著基類方法將不會成為衍生類別對象公有介面的一部分，但可以在衍生類別的成員函數中使用它們。

介面問題：使用公有繼承，基類的公有方法將成為衍生類別的公有方法，。簡而言之，衍生類別將繼承基類的介面；這是is-a關係的一部分。使用私人繼承，基類的公有方法就成為衍生類別的私人方法，簡而言之，衍生類別不繼承基類的介面。這種不完全繼承是has-a的關係的一部分。

使用私人繼承類將繼承實現。

包含是將對象作為一個命名的成員對象添加到類中，而私人繼承將對象作為一個未被命名的繼承對象添加到類中。一般用術語子物件來表示通過繼承或包含添加的對象。

從上面可知，私人繼承的特性和包含（組合）相同，所以，私人繼承也可以用來實現has-a關係。

訪問基類的方法：使用包含時將使用對象名來調用方法，而是用私人繼承時將使用類名和範圍解析操作符::來調用方法

訪問基類對象：一般使用強制類型轉換。例如：Student類是string類派生而來的：

cosnt string & Student::Name()const

{

return (const string &) *this;

}

訪問基類的友元函數：用類名顯示地限定函數名不適合與友元函數，因為友元不是類成員，不過，可以通過顯式地轉換為基類來調用正確的函數。例如，對於下面的友元函數定義：

ostream & operator<<(ostream & os,Student & stu)

{

os <<"Scores for " <<(const string &) stu <<":\n";

...

}

如果pstu是一個Student對象，則下面的語句：

cout<<pstu;將調用上述函數，stu將是指向pstu的引用，而os將是指向cout的引用。下面的代碼：

os<<"Scores for " << (const string &) stu <<":\n"; 顯式地將stu轉換為string對象的引用，這與operator<<(ostream &,cosnt String &)函數匹配

引用stu不會自動轉換為sting引用。根本原因在於，在私人繼承中，在不進行顯式類型轉換的情況下，不能將指向衍生類別的引用或指標賦給基類應用或指標。

不過，即使這個例子使用的是公有繼承，也必須使用顯示類型轉換。原因之一是，如果不使用類型轉換，下面代碼將與友元函數原型匹配，從而導致遞迴調用：os<<stu； 另一個原因是，如果使用的多重繼承，編譯器無法確定應轉換為哪個基類，如果兩個基類都提供了函數operator<<()。

3.多重繼承：

多重繼承，顧名思義，就是使用多個基類的繼承（multiple inheritance,MI），描述的是有多個直接基類的類。

4.類模板：

定義：開頭用 template <class Type>  或者 template <typename Type>,模板的具體實現就是執行個體化或具體化。

例如建立一個堆棧類模板樣本：

#pragma once//

#include <iostream>

using namespace std;

template <class Type>

class Stack

{

private:

enum{MAX = 10};

Type items[MAX];

int top;

public:

Stack();

bool IsEmpty();

bool IsFull();

bool Push(const Type &item);

bool Pop(Type & item);

};

template <class Type>

Stack<Type>::Stack()

{

top = 0;

}

template<class Type>

bool Stack<Type>::IsEmpty()

{

return top == 0;

}

template <class Type>

bool Stack<Type>::IsFull()

{

return top == MAX;

}

template <class Type>

bool Stack<Type>::Push(const Type &item)

{

if(top < MAX)

{

items[top++] = item;

return true;

}

else 

return false;

}

template <class Type>

bool Stack<Type>::Pop(Type & item)

{

if(top > 0)

{

item = items[--top];

return true;

}

else

return false;

}

指標類型類模板：既然可以將內建類型或類對象用作類模板的類型，那麼指標可以嗎？答案是肯定的。但是，要注意正確使用指標。

使用指標堆棧的方法之一是，讓調用程式提供一個指標數組，其中每隔指標都指向不同的字串。把這些指標都放在指標堆棧是有意義的，因為每個指標都將指向不同的字串。注意，建立不同指標是調用程式的職責，而不是堆棧的職責。堆棧的認為是管理指標，而不是建立指標。

模板還可以帶參數，例如：template <class Type,int n>,裡面的 int n稱為非類型或運算式參數，但是運算式參數有一定的限制。只可以是整型、枚舉、引用或指標。還可以使用多個型別參數，例如 template <class T1,class T2>

預設類型模板參數：類模板的一項特性是，可以為型別參數提供預設值：

temp <class T1,class T2 = int> 

class Topo

{

...

};

這樣，如果省略了T2的值，編譯器將使用int：

Topo<double,double> m1;    //T1 is double,T2 is double

Topo<double> m2; //T1 is double ,T2 is int

標準模板庫將此使用該特性，將預設類型設定為類

雖然可以為類模板型別參數提供預設值，但不能為函數模板參數提供預設值。不過，可以為非型別參數提供預設值，這對於函數模板和類模板都都是適用的。

模板的其他特性：可用作結構、類或模板類的成員；可將模板用作參數

模板類和友元：模板聲明也可以有友元。模板的友元分為3類：

● 非模板友元

● 約束(bound)模板友元，即友元的類型取決於類被執行個體化時的類型

● 非約束（unbound）模板友元，即友元的所有具體化都是類的每一個具體化的友元