C++基本功和 Design Pattern系列 Inheritance VS Delegation

http://blog.sina.com.cn/u/1261532101

首先是const 和 reference的使用，这部分内容已经在C语言里说过，但是在C++里又有了一些扩展。 

C++允许使用object作为参数传递，但是object有大有小。 比如下面一个object class：

class CBitmap{
public:
    CBitmap();
    ~CBitmap();
private:
    const static UINT32 MAX_BUFFER_SIZE = 65536;
    UINT32 m_Height;
    UINT32 m_Width;
    BYTE    m_Buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
};

如果我们有个函数，是DrawBitmap，那么就有两种不同的声明方式。
========错误的方式========
void DrawBitmap(CBitmap Bitmap);
========正确的方式========
void DrawBitmap(CBitmap & Bitmap);
如果我们使用第一种方式，那么程序就会创建一个临时的CBitmap object，然后把Bitmap拷贝进去，传送给DrawBitmap。这可不是只会拷贝几个字节那么简单，而且CBitmap的所有内容，包括里边的m_Buffer都会拷贝。如果使用reference也就是 "&"，就不会有任何操作。如果在DrawBitmap里边不会改变Bitmap的任何状态，也就是不会改变任何属性，那么就最好加上const关键字，最后的 DrawBitmap的声明应该是：
void DrawBitmap(const CBitmap & Bitmap); 

这个时候，在DrawBitmap里，只能调用CBitmap中声明为const的函数。让我们来看看代码

class CBitmap{
public:
    CBitmap();
    ~CBitmap();
    UINT32 GetHeight(void) const;
    void SetHeight(void);
private:
    const static UINT32 MAX_BUFFER_SIZE = 65536;
    UINT32 m_Height;
    UINT32 m_Width;
    BYTE    m_Buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
};

UINT32 CBitmap::GetHeight(void) const
{
   return m_Height;
}

void CBitmap::SetHeight(UINT32 Height)
{
  m_Height = Height;
}

大家看到了，在 UINT32 GetHeight(void) const; 有个const，意思是这个函数不会改变任何CBitmap里的属性值。由于SetHeight()会改变m_Height,所以不能声明为const. 在DrawBitmap里边，由于参数是const类型，所以只能调用 const的方法。
void DrawBitmap(const CBitmap & Bitmap)
{
    Bitmap.GetHeight();        // 正确，没有问题
    Bitmap.SetHeight(100);   // 错误，Bitmap是const类型
}

值得注意的是，尽量把class的声明中，不改变属性的方法，声明为 const ，这就是所谓的良好的程序风格。

最后，如果在CBitmap里边有另外一个类，比如是CNormalMap，那么如果有个方法用来取得CNormalMap，code如下

class CBitmap {
.....
// 省略
Private: 
    CNormalMap NormalMap;
public: 
    CNormalMap GetNormalMap(void);
}

这是一种类做法，但是并没有充分的考虑效率。首先，返回的CNormalMap不是引用，这个是正确的做法，对象拷贝以后，即使改变内容，也不会影响 Class的状态。但是如果我们本来就不打算改变CNormalMap的状态呢？那么这个函数的调用效率就低下了，所以我们一般提供2个函数，代码如下：

class CBitmap {
.....
// 省略
Private: 
    CNormalMap NormalMap;
public: 
    CNormalMap GetNormalMap(void);
    const CNormalMap & GetStaticNormalMap(void);
}
或者利用C++的函数重载，做如下声明：
class CBitmap {
.....
// 省略
Private: 
    CNormalMap NormalMap;
public: 
    CNormalMap GetNormalMap(void);
    const CNormalMap & GetNormalMap(void) const;
}

如果我们不打算改变NormalMap的状态，那么就掉用GetStaticNormalMap() 或者 GetNormalMap() 的const调用，这样我们可以充分的利用reference的效率。

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C+ +真是内容多呀，一个const和reference就讲了一大堆。好了， 继续今天Design Pattern的内容。所谓 Design Pattern，翻译过来就是设计模式，是OO语言的一些基本运用。Aear会讲一些Design Pattern，并且给出在游戏中的可能的运用方式。今天第一课将会介绍Design Pattern中的两个基本概念，Inheritance 和 Delegation.

所谓Inheritance就是继承，我想学过C++的人都知道什么是继承。以上面的CBitmap为例子，如果我们想生成一个CTexture类，并且保留CBitmap的功能，比如GetBitmapHeight什么的，可以这么做：

class CTexture : public CBitmap {
public:
    CTexture();
    ~CTexture();
};

当时还有另外一种方法，并不使用继承，而是把CBitmap当做CTexture的一个成员，这就是Delegation。代码如下：

class CTexture {
public:
    CTexture();
    ~CTexture();
private:
    CBitmap InternalBitmap;
public:
    UINT32 GetHeight(void) {   return InternalBitmap.GetBitmapHeight();  };    
};

关于Inheritance和Delegation哪个更好，Aear不想在这里说，因为网上已经有太多的关于这个争论的文章。但是Aear的个人观点是能用Delegation的地方，就不要使用Inheritance。道理很简单，不同class层次的函数调用，很容易使程序员产生混乱。

举个简单的例子： 比如CTexture从CBitmap继承了GetBitmapHeight 方法，但是CTexture又提供了Bitmap的缩小功能，或者是mipmap，所以提供了一个函数 GetTextureHeight()。 只有GetTextureHeight能返回正确的 texture size的内容。 然后一个不明就里的程序员使用这个类，他发现了GetBitmapHeight这个函数，想当然的觉得是这个函数是用来取得texture的大小，那么。。。。。一切都错乱了。

所以在尽可能的情况下使用Delegation，在其他情况，比如一些Design Pattern和Interface的时候，使用Inheritance （纯个人观点）.

 

重载、覆盖、多态与函数隐藏

例8-2

#include <iostream>

using namespace std;

 

class Base{

public:

         virtual void fun(int i){ cout <<"Base::fun(int i)"<< endl; }

};

 

class Derive : public Base{

public:

         void fun(int i){ cout <<"Derive::fun(int i)"<< endl; }

         void fun(double d){ cout <<"Derive::fun(double d)"<< endl; }        

};

 

int main()

{

         Base *pb = new Derive();

         pb->fun(1);//Derive::fun(int i)

         pb->fun((double)0.01);//Derive::fun(int i)

         delete pb;

         return 0;

}

 

 

例9

#include <iostream>

using namespace std;

 

class Base{

public:

         virtual void fun(int i){ cout <<"Base::fun(int i)"<< endl; }

};

class Derive : public Base{

public:

        void fun(int i){ cout <<"Derive::fun(int i)"<< endl; }

        void fun(char c){ cout <<"Derive::fun(char c)"<< endl; } 

        void fun(double d){ cout <<"Derive::fun(double d)"<< endl; }        

};

int main()

{

         Base *pb = new Derive();

         pb->fun(1);//Derive::fun(int i)

         pb->fun('a');//Derive::fun(int i)

         pb->fun((double)0.01);//Derive::fun(int i)

 

         Derive *pd =new Derive();

         pd->fun(1);//Derive::fun(int i)

         //overload

         pd->fun('a');//Derive::fun(char c)         

         //overload

         pd->fun(0.01);//Derive::fun(double d)         

 

         delete pb;

         delete pd;

         return 0;

}

 

例7-1和例8-1很好理解，我把这两个例子放在这里，是让大家作一个比较摆了，也是为了帮助大家更好的理解：本例的效果同例6，异曲同工。想必你理解了上面的这些例子后，这个也是小Kiss了。

n          例7-1中，派生类没有覆盖基类的虚函数，此时派生类的vtable中的函数指针指向的地址就是基类的虚函数地址。

n          例8-1中，派生类覆盖了基类的虚函数，此时派生类的vtable中的函数指针指向的地址就是派生类自己的重写的虚函数地址。

在例7-2和8-2看起来有点怪怪，其实，你按照上面的原则对比一下，答案也是明朗的：

n          例7-2中，我们为派生类重载了一个函数版本：void fun(double d)  其实，这只是一个障眼法。我们具体来分析一下，基类共有几个函数，派生类共有几个函数：

类型

基类

派生类

Vtable部分

void fun(int i)

指向基类版的虚函数void fun(int i)

静态部分

 

void fun(double d)

 

我们再来分析一下以下三句代码

Base *pb = new Derive();

pb->fun(1);//Base::fun(int i)

pb->fun((double)0.01);//Base::fun(int i)

 

这第一句是关键，基类指针指向派生类的对象，我们知道这是多态调用；接下来第二句，运行时基类指针根据运行时对象的类型，发现是派生类对象，所以首先到派生类的vtable中去查找派生类的虚函数版本，发现派生类没有覆盖基类的虚函数，派生类的vtable只是作了一个指向基类虚函数地址的一个指向，所以理所当然地去调用基类版本的虚函数。最后一句，程序运行仍然埋头去找派生类的vtable，发现根本没有这个版本的虚函数，只好回头调用自己的仅有一个虚函数。

 

这里还值得一提的是：如果此时基类有多个虚函数，此时程序编绎时会提示”调用不明确”。示例如下

#include <iostream>

using namespace std;

 

class Base{

public:

         virtual void fun(int i){ cout <<"Base::fun(int i)"<< endl; }

                    virtual void fun(char c){ cout <<"Base::fun(char c)"<< endl; }

};

 

class Derive : public Base{

public:

    void fun(double d){ cout <<"Derive::fun(double d)"<< endl; } 

};

 

int main()

{

         Base *pb = new Derive();

                    pb->fun(0.01);//error C2668: 'fun' : ambiguous call to overloaded function

         delete pb;

         return 0;

}

好了，我们再来分析一下例8-2。

n          例8-2中，我们也为派生类重载了一个函数版本：void fun(double d)  ，同时覆盖了基类的虚函数，我们再来具体来分析一下，基类共有几个函数，派生类共有几个函数：

类型

基类

派生类

Vtable部分

void fun(int i)

void fun(int i)

静态部分

 

void fun(double d)

 

从表中我们可以看到，派生类的vtable中函数指针指向的是自己的重写的虚函数地址。

 

我们再来分析一下以下三句代码

 

Base *pb = new Derive();

pb->fun(1);//Derive::fun(int i)

pb->fun((double)0.01);//Derive::fun(int i)

 

第一句不必多说了，第二句，理所当然调用派生类的虚函数版本，第三句，嘿，感觉又怪怪的，其实呀，C++程序很笨的了，在运行时，埋头闯进派生类的vtable表中，只眼一看，靠，竞然没有想要的版本，真是想不通，基类指针为什么不四处转转再找找呢?呵呵，原来是眼力有限，基类年纪这么老了，想必肯定是老花了，它那双眼睛看得到的仅是自己的非Vtable部分(即静态部分)和自己要管理的Vtable部分，派生类的void fun(double d)那么远，看不到呀!再说了，派生类什么都要管，难道派生类没有自己的一点权力吗?哎，不吵了，各自管自己的吧^_^

 

唉!你是不是要叹气了，基类指针能进行多态调用，但是始终不能进行派生类的重载调用啊(参考例6)~~~

 

再来看看例9，

 

(篇幅所限，未完，待续)

 

 原文地址 http://blog.csdn.net/callzjy/archive/2004/01/04/20042.aspx