一、容器与继承
在容器中保存有继承关系的对象时，如果定义成保存基类对象，则派生类将被切割，如果定义成保存派生类对象，则保存基类对象又成问题（基类对象将被强制转换成派生类对象，而派生类中定义的成员未被初始化）。
唯一的可行的选择是容器中保存对象的指针。但是需要用户管理对象和指针。C++中一个通用的技术是包装类(cover)或句柄类(handle)。用句柄类存储和管理类指针。
句柄类大体上完成两方面的工作：
- 管理指针，这与智能指针的功能类似。
- 实现多态，利用动态绑定，是得指针既可以指向基类，也可以指向派生类。
包装了继承层次的句柄有两个重要的设计考虑因素：
- 像对任何保存指针的类一样，必须确定对复制控件做些什么。包装了继承层次的句柄通常表现得像一个智能指针或者像一个值。
- 名柄类决定句柄接口屏蔽还是不屏蔽继承层次，如果不屏蔽继承层次，用户必须了解和使用基本层次中的对象(objects in theunderlying hierarchy)。
下面通过一个我自己写的一个简单的例子来说明这个问题：
这个例子程序包括一个基类，一个派生类，还有一个句柄类。
其中，基类有2个私有成员，数值m_base和程序名字name。派生类有一个新的私有成员，m_der。
派生类和基类有虚函数compute。基类的compute它计算基类成员m_base平方。派生类的compute计算m_base平方和m_der之和。
句柄类有两个数据成员，分别是指向引用计数的指针( 这里必须是指针，复制时引用计数复制指针的值，保证一个实例化对象只有一个引用计数)和指向基类或者是其派生类的指针。
#include<iostream>
#include<string>
#include<exception>
using namespace std;
// base class
class Base {
public:
//basic constructor
Base(int m_base = 1, string name = "Base")
: m_base(m_base), name(name) {
cout << "Base constructor called!" << endl;
}
//copy constructor
Base(const Base &base) : Base(base.m_base, base.name) {
cout << "Base copy called" << endl;
}
virtual Base *clone() const {
return new Base(*this);
}
const string getName() {
return name;
}
virtual int compute() const {
return m_base * m_base;
}
virtual ~Base(){
cout<<"Base deleted"<<endl;
}
protected:
int m_base;
string name;
};
class Derived : public Base {
public:
//basic constructor
Derived(int m_base, string name, int m_der)
: Base(m_base, name), m_der(m_der) {
cout << "Derived constructor called" << endl;
}
//copy constructor
Derived(const Derived &derived) : Derived(derived.m_base, derived.name, derived.m_der) {
cout << "Derived copy called" << endl;
}
virtual Derived *clone() const {
return new Derived(*this);
}
virtual int compute() const {
//调用父类中定义的方法
return Base::compute() + m_der;
}
virtual ~Derived(){
cout<<"Derived deleted"<<endl;
}
private:
int m_der;
};
class Handler {
public:
//默认构造函数
Handler() : pBase(NULL), use(new int(1)) { }
//一般构造函数
Handler(const Base &item) : pBase(item.clone()), use(new int(1)) { }
//复制构造函数
//每复制一次,引用计数就加1
Handler(const Handler &ref) : pBase(ref.pBase), use(ref.use) {
++*use;
}
//重载赋值操作符
Handler &operator=(const Handler &right) {
++*(right.use);
decrese_use();
pBase = right.pBase;
use = right.use;
return *this;
}
//重载箭头操作符
const Base *operator->() const {
if (pBase)
return pBase;
else
throw logic_error("unbound Handler!");
}
//重载解引用操作符
const Base &operator* () const{
if(pBase)
return *pBase;
else
throw logic_error("unbound Handler");
}
void print_use() {
cout << pBase->getName() << " use: " << *use << endl;
}
//析构函数
~Handler() {
decrese_use();
}
private:
//此处必须使用指针,保证一个Base实例只对应一个引用计数
int *use;
Base *pBase;
void decrese_use() {
if (--*use == 0) {
cout << pBase->getName() << " is going to be deleted!" << endl;
delete pBase;
}
}
};
int main() {
Handler h1(Base(2,"Base"));
h1.print_use();
cout<<"Base compute:"<<(*h1).compute()<<endl;
Handler h2(h1);
h2.print_use();
cout<<"Base compute:"<<(*h2).compute()<<endl;
cout<<"-------------------------------------"<<endl;
Handler h3(Derived(3,"derived",3));
h1=h3;
h1.print_use();
cout<<"Derived compute:"<<(*h1).compute()<<endl;
cout<<"system automatic delete begin"<<endl;
return 0;
}
二、句柄类
句柄类Handle 有3个构造函数：默认构造函数，复制构造函数，和接收基类Base对象的构造函数。为了保证 在接收基类Base对象的构造函数中 复制具体对象的时候实现动态调用，得到正确类别的实例，我们在类中定义了虚函数clone。
Base
virtual Base *clone() const {
return new Base(*this);
}
Derived
virtual Derived *clone() const {
return new Derived(*this);
}
三、运行结果
主函数调用：
int main() {
Handler h1(Base(2,"Base"));
h1.print_use();
cout<<"Base compute:"<<(*h1).compute()<<endl;
Handler h2(h1);
h2.print_use();
cout<<"Base compute:"<<(*h2).compute()<<endl;
cout<<"-------------------------------------"<<endl;
Handler h3(Derived(3,"derived",3));
h1=h3;
h1.print_use();
cout<<"Derived compute:"<<(*h1).compute()<<endl;
cout<<"system automatic delete begin"<<endl;
return 0;
}
输出：
Base constructor called! Base constructor called! Base copy called Base deleted Base use: 1 Base compute:4 Base use: 2 Base use: 2 Base compute:4 ------------------------------------- Base constructor called! Derived constructor called Base constructor called! Derived constructor called Derived copy called Derived deleted Base deleted derived use: 2 derived use: 2 Derived compute:12 system automatic delete begin Base is going to be deleted! Base deleted derived is going to be deleted! Derived deleted Base deleted
主函数中使用Base对象创建了Handler对象h1,并由h1构造Handler对象h2，通过输出可以发现Handler对象的引用计数由1变为2。然后使用Derived对象创建Handler对象h3，并将其赋值给h1,对h1，h3 输出其引用计数，可知引用计数均为2.
时间： 2024-10-12 19:36:53