一个显示模型
一种图形及图形用户界面直接对应屏幕显示的思想。其基本概念先天就是图形化的（而且都是二维的，适应计算机屏幕的矩形区域），这些基本概念包括坐标、线、矩形和圆等。从编程的角度看，其目的是建立内存中的对象和屏幕图像的直接对应关系。
其基本模型如下：我们利用图形系统提供的基本对象（如线）组合出更复杂的对象；然后将这些对象添加到一个表示物理屏幕的窗口对象中；最后，用一个程序将我们添加到窗口上的对象显示在屏幕上，我们可以将这个程序看做屏幕显示本身，或者是一个“显示引擎”，或者是“我们的图形库”，或者“GUI库”，甚至将其看做“在屏幕背后进行画图工作的小矮人”，然后在屏幕上画出我们要添加到窗口的对象。
#include "Simple_windows.h"
#include "Graph.h"
int main()
{
using namespace Graph_lib;
Point tl(100,100);
Simple_windows win(tl, 600,400, "Canvas");
Polygon poly;
poly.add(Point(300,200));
poly.add(Point(350,100));
poly.add(Point(400,200));
poly.set_color(Color::red);
win.attach(poly);
win.wait_for_button();
}
坐标系
计算机屏幕是一个由像素组成的矩形区域，像素是一个可以设置为某种颜色的点。在程序中，最常见的方式就是将屏幕建模为由像素组成的矩形区域，每个像素由x(水平)坐标和y(垂直)坐标确定。最左端的像素的x坐标为0,向右逐步递增，直到最右端的像素为止：最顶端的像素y坐标为0,向下逐步递增，直到最底端的像素为止。注意，y坐标是“向下增长”的。这可能有点奇怪，特别是对数学家而言。但是，“屏幕(窗口)大小各异，左上角可能是不同屏幕的唯一共同之处了，因些将其设定为原点。
按照惯例，main()函数包含我们要(直接或间接)执行的代码及例外处理:
int main()
{
try
{
//... here is our code...
}
catch(exception& e)
{
// some error reporting
return 1;
}
catch(...)
{
// some more error reporting
return 2;
}
}
为了使此main()编译能过，我需要定义exception。如果像往常一样包含了头文件std lib facilities.h或者直接包含标准库头文件<stdexcept>，就会获得exception的定义。
坐标轴
Axis xa(Axis::x, Point(20,300),280,10, "x axis");
win.attach(xa);
win.set_label("Canvas #2");
win.wait_for_button();
具体操作步骤为：创建坐标轴对象，将其添加到窗口，最后进行显示，如右图所示。可以看到，Axis::x是一条水平线，其上有指定数量(10个)的刻度和一个标签"x axis"。通常，标签用于解释坐标轴和刻度的含义。
绘制函数图
现在，我们已经有了一个包含坐标轴的窗口，因此看起来画出一个函数是个好主意。我们创建一个形状来表示正弦函数，并将它添加到窗口：
function sine(sin, 0, 100, Point(20,150),1000,50,50);
win.attach(sine);
win.set_label("Canvas #4");
win.wait_for_button();
在这段代码中，名为sine的function对象使用标准库函数sin()产生的值绘制一条正弦曲线。
Polygon函数图是表示数据的一种方法。Polygon(多边形)描述为一个点的序列，这些点通过线连接起来就构成Polygon类。第一条线连接第一个点到第二个点，第二条线连接第二个点到第三个点......最后一条线连接最后一个点到第一个点：
sine.set_color(Color::blue);
Polygon poly;
poly.add(Point(300,200));
poly.add(Point(350,100));
poly.add(Point(400,200));
poly.set_color(Color::red);
poly.set_style(Line_style::dash);
win.attach(poly);
win.set_label("Canvas #5);
win.wait_for_button();
屏幕是矩形，窗口是矩形，一张纸也是一个矩形。实际上，现实世界中很多形状都是矩形(或者至少是圆角矩形)，原因在于矩形是最容易处理的形状。
Rectangle r(Point(200,200),100,50);
填充
前面绘制形状都是绘制轮廓，我们也可以使用某种颜色“填充”形状：
r.set_fill_color(Color::yellow); poly.set_style(Line_style(Line_style::dash,4));
任何封闭的形状都可以填充。矩形很特殊，它非常容易填充。
文本
最后，任何一个绘图系统都不可能完全没有简单的文本输出方式 --将每个字符看做线的集合来绘制，并保证不会剪切掉字符。
Text t(Point(150,150), "Hello, graphical world!");
利用此例中的基本图形元素，你可以生成任何复杂、微妙的显示效果。请注意本章所有代码的一个共同特点：没有循环和选择语句，而且所有数据都是“硬编码的”。输出内容只是基本图形元素的简单组合。一旦我们开始使用数据和算法来组合这些基本图形，就可以得到更复杂、更有趣的输出效果了。
我们还可以从文件中加载图片：
Image ii(Point(100,50), "image.jpg");
基类和派生类
让我们从一个更为技术性的角度来观察基类和派生类。当设计一个图形接口库时，我们依赖以下3个关键的语言机制：
（一）派生(derivation):从一个类构造另一个类的方法，使新构造的类可以替换原来的类。派生类除了自己的成员外，还包括基类的所有成员。这通常称为继承，因为派生类“继承”了其基类的所有成员。在某些上下文环境中，派生类称为子类，而基类称为父类。
（二）虚函数(virtual function):在基类中定义一个函数，在派生类中有一个类型和名称完全一样的函数，当用户调用基类函数时，实际上调用的是派生类中的函数。
（三）私有和保护成员(Private and protected member):我们保持类的实现细节为私有的，以保护它们不被直接访问，简化维护操作，这通常称为封装。
继承、运行时多态和封装的使用，实际上就是面向对象程序设计最常见的标志。因此，除了其他的程序设计网络之外，C++还直接支持面向对象程序设计。
对象布局
对象在内在中是如何布局的呢。一个类的成员定义了对象的布局：数据成员在内存中一个接一个地存储。当使用继承时，派生类的数据成员被简单地放在基类的成员之后。
类的派生和虚函数的定义
我们通过在类名后给出一个基类来指定一个类为派生类。
struct Circle::Shape { /*....*/};
默认情况下，结构体(struct)的成员都是公有的。基类中的公用成员也会成为结构体的公有成员。另一种等价的定义方式如下：
class Circle:public Shape {public:/*......*/};
一个虚函数必须在类的声明中被声明为virtual，但是如果你把函数定义放在类外，关键字virtual就不必且不能出现在那里了。例如：
struct Shape
{
//...
virtual void draw_lines() const;
virtual void movd();
//...
};
virtual void Shape::draw_lines() const {/**.../} //error
void Shape::move() {/*...*/} //OK
当你希望覆盖一个虚函数时，必须使用与基类中完全相同的名字和类型。例如：
struct Circle: Shape {
void draw_lines(int) const;
void drawlines() const;
void draw_lines();
//...
}
访问
C++为类成员访问提供了一个简单的模型。类的成员可以是：
（一）私有的：如果一个成员是私有的，它的名字只能被其所属类的成员使用。
（二）受保护的(protected):如果一个成员是受保护的，它的名字只能被其所属类及其派生类的成员使用。
（三）公有的(public):如果一个成员是公有的，它的名字可以被所有函数使用。
纯虚函数
一个抽象类是一个只能作为基类的类。我们使用抽象类来表示那些抽象的概念，即相关实体共性的一般化所对应的那些概念。在程序中，抽象类通常定义了一组相关类(类层次)的接口。