c++primer第十四章--c++代码重用（一）

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#组合 #继承 #对象 #typedef #私有继承

本文探讨了C++中的组合与私有继承概念，详细解释了如何通过这两种方式实现has-a关系，包括它们的使用场景、语法特点及具体实例。

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一、组合
（1）组合是has-a的关系，即创建一个包含其他类对象的类。
（2）使用公有继承时，类可以获得接口，但使用组合时，类可以获得实现，但不能获得接口，一般通过实现来调用类的方法。
（3）将typedef放在类定义的私有部分意味可以在类中使用，explicit可以关闭隐式转换，但可以显示调用。用const可以限制数据的修改。

关于组合的初始化和约束：
1、初始化被包含的对象
对于继承的对象，构造函数在成员初始化列表使用类名调用特定的构造函数。初始化成员对象，在初始化列表中使用对象名。
不使用初始化列表，将调用相应的默认的构造函数。

2、使用被包含的对象的接口
被包含对象的接口不是公有的，但可以在类方法中使用它们。

关于组合的例子：
//student.h

#ifndef _STUDENT_H_
#define _STUDENT_H_

#include <iostream>
#include <string>
#include <valarray>

using namespace std;

class Student
{
private:
    typedef valarray<double> ArrayDb;
    string name;
    ArrayDb scores;
    ostream & arr_out(ostream &os) const;
public:
    Student():name("Null Student"),scores(){}
    explicit Student(const string &s):name(s),scores() {}
    explicit Student(int n):name("NUll"),scores(n) {}
    Student(string &s,const ArrayDb &a):name(s),scores(a){  }
    Student(const string &s,int n):name(s),scores(n) {}
    Student(const char *str,const double *pd,int n):name(str),scores(pd,n) {}
    ~Student() { }
    double Average() const;
    const string &Name() const;
    double &operator[](int i);
    double operator[](int i) const;

    friend istream &getline(istream &in,Student &stu);
    friend istream &operator>>(istream &in,Student &stu);
    friend ostream &operator<<(ostream &out,const Student &stu);

};

#endif

//student.cpp

#include "student.h"
#include <iostream>

using namespace std;

double Student::Average() const
{

    if(scores.size() > 0)
    {
        return scores.sum() /scores.size(); //包含类对象时，在类方法中可以调用类对象的方法。
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

const string &Student::Name() const
{

    return name;
}

double &Student::operator[](int i)
{
    return scores[i];
}

double Student::operator[](int i) const
{
    return scores[i];
}

ostream &Student::arr_out(ostream &os) const
{
    int i;
    int lim = scores.size();
    if(lim > 0)
    {
        for(i = 0; i < lim; i++)
        {

            os << scores[i] <<" ";
            if(i % 5 == 4)
            {
                os << endl;
            }
        }

        if( i % 5 != 0)
        {
            os << endl;
        }
    }
    else
    {
        os << "empty array";
    }

    return os;
}

istream &operator>>(istream &is,Student &stu)
{
    is >> stu.name;
    return is;
}

istream &getline(istream &is,Student &stu)
{
    getline(is,stu.name);
    return is;
}

ostream &operator<<(ostream &out,const Student &stu)
{
    out << "Scores for " << stu.name << endl;
    stu.arr_out(out);
    return out;
}

//main.cpp

#include "student.h"
#include <iostream>

using namespace std;

void set(Student &s,int n);
const int pup = 3;
const int qui = 5;

int main()
{
    Student ada[3] = {Student(5),Student(5),Student(5)};
    int i;
    for(int i= 0; i < 3; ++i)
    {
        set(ada[i],5);
    }
    cout << "\nStudent List : \n";
    for(i = 0 ; i < 3; i++)
    {

        cout << endl << ada[i];
        cout << "average: " << ada[i].Average() << endl;
    }
    cout << "Done.\n";
    return 0;
}

void set(Student &s,int n)
{
    cout << "Please enter ther student's name:";
    getline(cin,s);
    cout << "Please enter  " << n << "quiz scores" << endl;
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        cin >> s[i];
    }
    while(cin.get() != '\n')
    continue;
}

二、私有继承（实现has-a的关系）
使用私有继承时，基类的公有成员或者保护成员将成为派生类的私有成员。

关于私有继承实现has-a关系的语法说明：
1、初始化基类组件
使用初始化列表，使用类名而不是使用对象名来表示构造函数。

2、只能在派生类的方法中使用基类的方法，使用类名和作用域限定符来调用基类的方法。

3、访问基类对象
由于基类的对象没有名称，但this指针指向用来调用的对象，因此使用强制类型转换转换，将派生类指针转换为基类指针。

4、访问基类的友元函数
显示的将派生类对象转换为基类的引用或者指针，进而调用友元函数。
在多重继承中，显示调用可以防止二义性的产生，导致的递归调用。

问题：关于使用包含还是私有继承？

通常，应使用包含来建立has-a的关系，如果新类需要访问原有类的保护成员，或者重新定义许函数，则应使用私有继承。

//使用私有继承的Student的类

//Student.h

ifndef _STUDENT_H_
#define _STUDENT_H_

#include <iostream>
#include <valarray>
#include <string>

using namespace std;

class Student:private string,private valarray<double>
{
private:
    typedef valarray<double>ArrayDb;
    ostream &arr_out(ostream &os) const;
public:
    Student():string("NUll Student"),ArrayDb() 
    {

    }
    explicit Student(const string &s):string(s),ArrayDb()
    {

    }
    explicit Student(int n):string("Null Student"),ArrayDb(n) // 关闭隐式转换
    {

    }
    Student(const string &s,int n):string(s),ArrayDb(n)
    {

    }
    Student(const string &s,const ArrayDb &a):string(s),ArrayDb(a)
    {

    }
    Student(const char *str,const double *pd,int n):string(str),ArrayDb(pd,n)
    {

    }
    ~Student()
    {

    }
    double Average() const;
    double &operator[](int i);
    double operator[](int i)const;
    const string &Name() const;

    friend istream &operator>>(istream &is,Student &stu);
    friend istream &getline(istream &is,Student &stu);
    friend ostream &operator<<(ostream &out,const Student &stu);
};


#endif

//student.cpp

#include "student.h"
#include <iostream>

using namespace std;

double Student::Average()const
{

    if(ArrayDb::size() > 0)
    {
        return ArrayDb::sum() / ArrayDb::size();//没有对象名，使用类名加::来实现调用

    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

const string &Student::Name() const
{

    return (const string &)*this;
}
double &Student::operator[](int i)
{
    return ArrayDb::operator[](i);
}

double Student::operator[](int i)const
{
    return ArrayDb::operator[](i);
}
ostream &Student::arr_out(ostream &os)const
{

    int i;
    int lim = ArrayDb::size();
    if(lim > 0)
    {
        for(i = 0; i < lim; i++)
        {
            os<< ArrayDb::operator[](i) << " ";
            if(i % 5 == 4)
            {
                os << endl;
            }
        }
        if(i % 5 != 0)
        {
            os << endl;
        }
    }
    else
    {
        os << " empty array";
    }

    return os;
}

istream &operator>>(istream &is,Student &stu)
{
    is >>(string &)stu;
    return is;
}

istream &getline(istream &is,Student &stu)
{
    getline(is,(string &)stu);
    return is;
}
ostream &operator<<(ostream &os,const Student &stu)
{
    os << "Scores for" << (const string &)stu << ":\n";
    stu.arr_out(os);
    return os;
}

//main.cpp

#include <iostream>
#include "student.h"

using namespace std;

void set(Student &sa,int n)
{
    cout << "Please enter the student's name: ";
    getline(cin,sa);
    cout << "Please enter" << n << "quzi scores:" << endl;
    for(int i = 0; i < n ; i++)
    {
        cin >> sa[i];
    }
    while(cin.get() != '\n')
        continue;
}

int main()
{
    Student ada[3] = {Student(5),Student(5),Student(5)};

    int i;

    for(i = 0; i < 3; i++)
    {
        set(ada[i],5);
    }
    cout << "\nStudent List:" << endl;
    for(i = 0; i < 3;i++)
    {
        cout << ada[i].Name() << endl;
    }
    cout << "\nResults:";
    for(i = 0; i < 3;i++)
    {
        cout << endl << ada[i];
        cout << "average: " << ada[i].Average() << endl;
    }
    cout << "Done.\n";

    return 0;
}