Ch2C++的重要性质

Ch2:C++的重要性质内容提要类及其成员-谈封装（encapsulation）基类与派生类-谈继承(Inheritance)This指针虚函数与多态(Polymorphism)类与对象大解剖Objectslicing与虚函数静态成员(变量与函数)C++程序的生与死:兼谈构造函数与释构函数四种不同的对象生存方式运行时类型识别(RTTI)动态创建(DynamicCreation)异常处理(ExceptionHandling)Template类及其成员-谈封装（encapsulation）世界是一个由各式各样的物体（对象，即object）所组成。任何实际的物体你都可以说它是对象.为了描述对象,我们应该先把对象的属性描述出来.给”对象的属性”一个比较学术的名词,就是“类”(class)对象的属性有两大成员,一是属性(property),一是方法(method).比较程序化的说法是成员变量(membervariable)和成员函数(memberfunction).一般而言,成员变量通常由成员函数处理.成员变量可以只在类内部处理,也可以开放给外界处理.以数据封装的目的而言,自然是前者较为稳妥,但有时候也不得不开放.为此,C++提供了private,public和protected三种修饰词.一般而言,成员变量尽量private,成员函数尽量public把数据声明为private,不允许外界随意存取,只能通过特定的接口来操作,这就是面向对象的封装性(encapsulation)Example如果以Csquare代表”正方形”这种类,正方形有color(成员变量),正方形可以display(成员函数).基类与派生类-谈继承(Inheritance)几个事实和问题所有类都由CShap派生下来，所以它们都自然而然地继承了CShape的成员，包括变量和函数。也就是说，所有的形状都“暗自”(无法从各派生类的声明中看出来)具备了m_color变量和setcolor函数。两个矩形对象rect1和rect2各有自己的m_color，但关于setcolor函数却是共享相同的CRect::setcolor(其实更应该是CShape::setcolor)。问题是：同一个函数如何处理不同的数据？为什么rect1.setcolor和rect2.setcolor明明都是调用CRect::setcolor(即CShape::setcolor)，却能够有条不紊地分别处理rect1.m_color和rect2.m_color？(this指针)既然所有类都有display操作，那么把它提升到老祖宗CShape去，然后再继承之，好吗？不好，因为display函数应该因不同的形状而操作不同。如果display不能提升到基类去，我们就不能够以一个for循环或while循环干净漂亮地完成下列操作（此种操作模式在面向对象程序方法中重要无比）(虚函数与多态)this指针CRect::setcolor如何处理不同对象中的m_color?答案是：成员函数有一个隐藏参数，名为this指针。当你调用：rect1.setcolor(2);rect2.setcolor(3);编译器实际作出来的代码是：CRect::setcolor(2,(CRect*)&rect1);CRect::setcolor(3,(CRect*)&rect2);不过，由于CRect本身没有声明setcolor，它是从CShape继承过来的，所以编译器实际产生的代码是：CShape::setcolor(2,(CRect*)&rect1);CShape::setcolor(3,(CRect*)&rect2);多出来的参数，就是所谓的this指针。虚函数与多态我们希望能够准备一个display函数,给使用者调用,不管他根据我的这一大堆形状类派生其他什么奇形怪状的类,只要他想display,像下面这样做就行:为了支持这种能力,C++提供了所谓的虚函数虚函数与多态-引例程序实作代码见P55指针的类型转换(1)假设我们有两个对象：CwageaWager;CsalesaSales(“李四”)；销售员是时新职员之一，因此这样做是合理的：aWage=aSales;//合理，销售员必定是时新职员这样就不合理：aSales=aWager;//错误，时新职员未必是销售员如果你一定要转换，则必须使用指针，并且明显地做类型转换（cast）操作：CWage*pWager;CSales*pSales;CSalesaSales(“李四”)；pWager=&aSales;//把一个“基类指针”指向派生类之对象，合理且自然pSales=(CSales*)pWager;//强迫转型。语法上可以，但不符合现实生活指针的类型转换(1)为了某种便利，我们也会想以一个“通用的指针”表示所有可能的职员类型。无论如何，销售员、时新职员、经理，都是职员，所以下面的操作合情合理：CEmployee*pEmployee;CWageaWager(“王五”)；CSaleaSales(“李四“）；CManageraManager(“张三”)；pEmployee=&aWager;//合理，因为时新职员必是职员pEmployee=&aSales;//合理，因为销售员必是职员pEmployee=&aManager;//合理，因为经理必是职员也就是说，你可以把一个“职员指针”指向任何一种职员。这带来的好处是程序员设计的巨大弹性。譬如说你设计一个链表，各个元素都是职员（哪一种职员都可以），你的add函数可能因此希望有一个”职员指针”作为参数：Add(Cemployee*pEmp);//pEmp可以指向任何一种职员指针的引用如果你以一个基类之指针指向派生类之对象，那么经由此指针，你就只能够调用基类（而不是派生类）所定义的函数。因此：CsalesaSales(“李四”);CSales*pSales;CWage*pWage;pSales=&aSales;pWage=&aSales;//以基类之指针指向派生类之对象pWage-setSales(800.0);//错误(编译器会检测出来)//因为Cwage并没有定义setSales函数pSales-setSales(800.0);//正确,调用CSales::setSales函数虽然pSales和pWage指向同一个对象,但却因指针的原始类型而使两者之间有了差别.延续此例,我们看另一种情况:pWage-computePay();//pSales-computePay();//虽然pSales和pWage实际都指向CSales对象,但是两者调用的computePay却不同,到底调用哪个函数,必须视指针的原始类型而定,与指针实际所指之对象无关.基类指针指向派生类对象如果你以一个“基类之指针”指向“派生类之对象”，那么经由该指针你只能够调用基类所定义的函数。派生类指针指向基类对象如果以一个“派生类之指针”指向一个“基类之对象”，你必须先做明显的转型操作（explicitcast）。这种做法很危险，不符合真实生活经验，在程序设计上也会给程序员带来困惑。指针原始类型决定调用的成员函数如果基类和派生类都定义了“相同名称之成员函数”，那么通过对象指针调用成员函数时，到底调用到哪一个函数，必须视该指针的原始类型而定，而不是视指针实际所指的对象的类型而定。一般化?函数的调用是依赖于指针的原始类型而不管它实际上指向何方(何种对象).因此,如果上述while循环中调用pEmp-computePay,那么while循环索执行的将总是相同的运算,也就是CEmployee::computePay()虚函数与一般化虚函数正是为了对“如果你以一个基类之指针指向一个派生类之对象，那么通过该指针你就只能够调用基类所定义的成员函数”这条规则反其道而行的设计。如果我们把职员一例中所有四个类的computePay()函数前面都加上virtual保留字，使它们成为虚函数，那么：Shape例子执行结果：如果把virtural拿掉，结果将是：多态(polymorphism)所谓多态是以相同的指令却能调用不同的函数。多态的实现依赖的是后期绑定技术：即编译器无法在编译时期判定pEmp-computePay()到底是调用哪一个函数，必须在执行期才能判断。与之相对应的是前期绑定或静态绑定(non-virtual函数)，在编译时期就转换为一个固定地址调用。Polymorphism的目的，就是要让处理“基类之对象”的程序代码，能够完全无碍地继续适当处理“派生类之对象”纯虚函数对于CShape，它是抽象的，所以它根本不该有display这个操作。但为了在各具体派生类中绘图，我们又不得不在基类CShape中加上display虚函数。你可以定义它什么也不做（空函数）：或只是给各消息：这两种做法都不高明，因为这个函数根本就不应该被调用（CShape是抽象的），我们根本就不应该定义它。不定义但又必须保留一块空间给它，于是C++提供了所谓的纯虚函数：纯虚函数不需定义其实际操作，它的存在只是为了在派生类中被重新定义，只是为了提供一个多态接口。只要是拥有纯虚函数的类，就是一种抽象类，它是不能被实例化的，你不能够根据它产生一个对象。结论如果你期望派生类重新定义一个成员函数，那么你应该在基类中把此函数设为virtual。以单一指令调用不同函数，这种性质称为polymorphism。虚函数是C++语言的polymorphism性质以及动态绑定的关键。既然抽象类中的虚函数不打算被调用，我们就不应该定义它，应该把它设为纯虚函数(在虚函数声明后面加上“=0”即可)。拥有纯虚函数者为抽象类（abstractclass），以别于所谓的具体类（concreteclass）。抽象类不能产生出对象实例，但是我们可以拥有指向抽象类的指针，以便于操作抽象类的各个派生类。虚函数派生下去仍为虚函数，而且可以省略virtual关键字。