继承与多态的应用:通用链表的实现

1. 目标

1.掌握继承与多态
2.掌握纯虚函数与抽象类以及接口的含义
3.通过多态的形式,建立与类型无关的通用链表
4.理解继承、组合以及聚合之间的关系
5.理解委托(Proxy)/代理(Deletgate)模式

2. 功能

从通用动态数组到通用链表。

实现一个通用的链表,可以存放各种继承Object的对象。

3. 复用

3.1 继承(Inheritance)

继承是一个类(子类)继承另外的一个类(基类)的属性与方法。

3.2 组合(Composition)

组合是类之间整体和部分的关系。整体与部分有相同的生存周期。

3.3 聚合(Aggregation)

聚合是类之间整体和部分的关系。部分生存周期比整体的长。

3.4 小结

关系 含义 UML表示方式
继承 is-a 空心三角
组合 contains-a 实心菱形
聚合 has-a 空心菱形

从某种意义上说,继承是一种类的纵向关系,而聚合,组合是对象的横向关系。

4. 委托(Proxy)/代理(Deletgate)模式

在委托/代理模式中,一个类代表另一个类的功能。这种类型的设计模式属于结构型模式。具有现有对象的对象,以便向外界提供功能接口。

5. 参考实现

#include <cassert>
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;
  
class Object {
public:  
    Object(){}
    virtual ~Object(){}
    virtual void Print() const= 0;
};

class ListNode {
friend class List;
public:
    ListNode(Object *pobj = NULL);
    ~ListNode();
private:  
    Object *pData; //父类类型作为子类的接口类型  
    ListNode *pNext;
};

ListNode::ListNode(Object *pobj /*= NULL*/) : pData(pobj), pNext(NULL) {}
ListNode::~ListNode(){delete pData;}
  
class List {
public:  
    List();
    ~List();
    void PushBack(Object *pb);
    void Print()const;
private:  
    ListNode *pHead;
    ListNode *pTail;
};

List::List():pHead(new ListNode),pTail(pHead){}
List::~List(){
    ListNode *p = pHead->pNext;
    while(p != NULL) {
        pHead->pNext = p->pNext;
        delete p;
        p = pHead->pNext;
    }
    delete pHead;
    pHead = pTail = NULL;
}
void List::PushBack(Object *pb) {
    ListNode *pNode = new ListNode(pb);
    assert(NULL != pNode);
    pTail->pNext = pNode;
    pTail = pNode;
}
void List::Print() const{
    
}


class Integer : public Object  {
public:  
    Integer(int data = 0):data(data){}
    virtual void Print(){
      cout << data;
    }
private:  
    int data;
};

Integer::Integer(int data /*= 0*/):data(data){}
virtual void Integer::Print()const{
    cout << data;
}

class String : public Object  {
public:  
    String(const char *str = NULL);
    virtual void Print()const;
    ~String();
private:  
    char *data;
};
String::String(const char *str = NULL){
    if(str == NULL) {
        data = new char[1];
        data[0] = '\0';
    } else {
        data = new char[strlen(str)+1];
        strcpy(data,str);
    }
}
/*virtual*/ void String::Print()const { cout << data; }
String::~String() {
    delete [] data;
    data = NULL;
}


int main()  {
    List mylist;
    for(int i = 1; i <= 5; ++i) {
      Integer *pi = new Integer(i);
      mylist.PushBack(pi);
    }
    // mylist.PrintList();
      
    List youlist;
    char *str[] = {"xsy","sfds","sdfsf","sfdsfs","sdfsf"};
    for(int j = 0; j < 5; ++j){
        String *ps = new String(str[j]);
        youlist.PushBack(ps);
    }
    // youlist.PrintList();
  
    return 0;
}

参考代码中有几处语法错误,请大家尝试修改。

6. 扩展

Object添加如下接口

No. 函数 功能
1 string ToString() 对象转化成字符串
2 Object Clone() 复制对象
3 bool Equal(const Object& obj) 判断对象是否相等

7. 作业(项目)

内容

  1. 设计文档
要求 说明
格式 markdown
内容 概要说明、功能、UML类图

UML绘制工具:visio、starUML、在线ProcessOn

  1. 功能
    在通用链表基础上,把Bank/Account、Student/Subject、Shape(Triangle、Rect ...)/ShapeManager整合到里面。

  2. 工程结构

目录 作用
include 存放头文件
src 存放源文件
test 存放测试代码文件
doc 存放文档
Makefile 编译文件
  1. 编码规范

不能使用汉语拼音和没有意义的字母数字拼接。

MS C++编码规范

分类 格式
类名 必须以大写C开头,首字母大写
成员变量 必须以m_开头,后面进接首字母小写
成员函数 必须首字母大写
局部变量 首字母小写

google C++编码规范

分类 格式
类名 首字母大写
成员变量 首字母小写必须以_结尾
成员函数 必须首字母大写
局部变量 首字母小写

使用Astyle对代码进行格式化。

  1. 注释

使用doxygen注释方式对文件、类、函数、成员变量添加注释。并且生成注释文档放在doc


  1. 单元测试
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