第21章 类层次: UI 设计 & 不涉及 事件驱动技术
2022-06-25 本文已影响0人
my_passion
Note
(1)
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用 `抽象类` 支持 `接口继承`
用 `带 vf实现 的 基类` 支持 `实现继承`
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(2) 带限定符的调用 不会用到 虚调用机制
21.1 设计 类层次: 建立 "虚拟 UI 系统" - 分离 UI 与 应用程序
1 实现继承
(1) Base/Ival_box 类
1) 带状态: low/high/changed 等属性
2) 定义 成员 vf/non-vf
(2) Base/Ival_box 作类层次的 `接口类`
1) Derived 对象创建 函数
返回 智能指针 -> sp<Derived>.get() 取出 internal ptr
-> 隐转为 `Base/Ival_box 指针` 作 实参, 调 interact(Ival_box*)
2) 与 `user 程序` 的 `交互接口`
void interact(Ival_box* pb);
3) 类层次
BBwidget
|
| public 继承
|
Ival_box
box 形式 / \
/ \
/ \
滑块 旋钮
/ \
/ \ 响应 prompt() 的方式
/ \
出现在某处重要位置 闪烁
(3) 4 个问题
2) Ival_box data 是 实现细节, 却混入 Ival_box 接口
2) UI 系统(BBwidget) 是 实现细节 ( BBwidget ), 却被拔高到 `高层策略`
3) UI 系统改动 会导致 `user 代码 重新编译`
4) 不同 UI 系统 ( BBwidget / CWwidget ) 不能被同时支持
`隔离` BBwidget( CWwidget ) 与 Ival_box: 放 `同一层次`
2 接口继承
(1) Ival_box 作 纯粹接口: 不带状态 (数据) & 不定义 vf , 不含 nvf
user 程序 与 接口类 Ival_box 间 交互代码, `不因` Ival_box 派生类 Ival_slider 的 `改变 而变`
(2) Ival_slider
1) public 继承 自 Ival_box (接口类)
2) protected 继承 自 UI 系统/BBwidget (辅助实现类)
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BBwidget -> Ival_slider 如何选 `继承方式` ? public / protected / private ?
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[1] private 继承
1] 阻止进一步派生
派生类 Ival_slider 的 派生类 无法访问 BBwidget
2] 含义: is-implemented-in-terms-of ( 据某物实现出 )
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2] public 继承
is-a -> 含义不对
`实现类 BBwidget` 提供 `public 的 实现细节` -> 误用
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[3] protected 继承
1] 可进一步派生: `派生类 Ival_slider` 的 `派生类 可访问 BBwidget`
2] 含义: is-implemented-in-terms-of ( 据某物实现出 )
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=> protected 继承 是最好方式
(3) 多重继承: 实现类 ( BBwidget )
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作 `接口类 Ival_box` 的
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[1] 基类
依赖
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[2] 成员
`无法覆盖` Ival_box vf
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[3] 指针成员: BBwidget*
`额外 forward( 转发 ) 开销`
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[4] `平行类: Ival_box 派生类 Ival_slider 的 protected 基类`
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=> 作 `接口类 Ival_box` 的平行类最好
3 灵活变形
(1) `接口类 Ival_box` 派生出 `抽象的派生类`, 与 实现类 BBwidget 同层
(2) 实现类 层次中添加 专有类: 优化`
4 对象创建: Factory - 虚 createFunc
// 1] 抽象 factory 类
class Ival_maker
{
public:
virtual Ival_dial* dial(int, int) = 0;
// ...
};
// 2] 派生
class BB_maker: public Ival_maker
{
Ival_dial* dial(int, int) override
{
return new BB_ival_dial(a, b);
}
};
// 3] 用户
void user(Ival_maker& im)
{
unique_ptr<Ival_maker> pb { im.dial(0, 99) };
// ...
}
// 4] Factory 对象
BB_maker BB_impl;
// 5] `驱动程序`
void driver()
{
user(BB_impl); // 使用 BB
}
21.2 多重继承
1 多重接口类 = 多重 抽象类 作 接口 + 不含 可变状态
可被 `复制/copy` 和 `共享`
2 多重实现类
(1) Derived* 作实参调 paraType 为 Base1* 的 func, func 中 只能看到 DerivedObj 的 Base1 part
(2) 类 B1/B2 为什么要作 基类, 而不是用 成员(B1 b1/B2 b2) 或 指针成员(B1* / B2*)?
答: D 想 override B1/B2 各自的 vf
B1 B2
|\ /|
\ /
\ /
D
void f1(B1*);
void f2(B2*);
void f(D* pD)
{
f1(pD);
f2(pD);
}
(3) 意义
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优点
`无 额外 forward( 转发 ) 开销`
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折中
`不影响 总体设计`
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缺点
有时会不小心暴露 实现细节
but, 总体上看, 没有任何技术 能够做到足够完美
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3 二义性 解析
(1) `2个 基类 memFunc 同名`
|
| 解决1
|/
显式限定 消除
|
| 解决 2: 中间层/封装
|/
`直接` 在 `多重派生类` 中 定义 `同名新函数`: `hide` 基类中 所有该 `同名 实体`
|
| 其中
|/
显式限定 消除
(2) 中间层 BB1/BB2 对 B1/B2 的 NVI (non-virtual interface ) 手法 的 Template Method
1] BB1/BB2 把 B1/B2 的功能映射下来
2] using 声明 继承 Ctor
3] non-vf 调 纯虚 vf -> 延迟 redefined/override 于 D 中
#include <iostream>
struct B1
{
void f() {};
};
struct B2
{
void f() {};
};
struct BB1 : B1
{
// BB1 把 B1 功能映射下来
public:
using B1::B1;
virtual void b1_vf() = 0;
void f()
{
b1_vf(); // <=> this->b1_vf(): 多态
}
};
struct BB2 : B2
{
// BB2 把 B2 功能映射下来
public:
using B2::B2;
virtual void b2_vf() = 0;
void f() { b2_vf(); }
};
class D : public BB1, public BB2
{
public:
virtual void b1_vf() { std::cout << "B1: f()\n"; };
virtual void b2_vf() { std::cout << "B2: f()\n"; }
};
int main()
{
D d;
BB1* p = &d;
p->f();
BB2* p2 = &d;
p2->f();
}
(3) 其中之一用 const: 重载机制区分
4 重复使用 基类: 菱形继承
1 个 `最远派生类 对象` 包含 `2 个 最远 Base 对象`
|
| 问题
|/
若 最远 Base 含 data, 如何 确保 data 不被 `重复使用`
| |
| | 2个问题
| |/
| 在 最远派生对象 中 `占内存` + `二义性`
|
| 解决
|/
`基类` 声明为 `virtual`: 避免重复
|
|/
5 虚基类
(1) 虚基类 包含 数据: 想 共享 数据
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`类层次` 中 `2个类 共享数据` 的 3 种 明显方式
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[1] data 放 `non-local ( global / namespace ) scope`
破坏 封装性 和 局部性
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[2] data 放 `基类`
单继承: data "冒泡" 到 `public 继承树 的 根部`
与 non-local 问题一样
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[3] 某处 `分配 对象`, `指针` 分别 `交给 2 个类`
`通过指针(偏移量) 共享数据: 虚继承`
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(2) 虚基类 对象内存布局 : 虚继承机制
Derived 对象 中 的 指针/偏移量: "指向" 共享对象
(3) 虚基类 Ctor/Dtor
1) 虚基类 Ctor: 由 最终派生类 的 Ctor 负责 (显式 或 隐式) 调用
=> `确保只会被 调用 1次` (即使被 提及多次)
即 `虚基类` 永远被认为是其 `最终派生类 的 直接基类`
2) 虚基类 Dtor: 无 Ctor 那样的问题
6 重复基类 与 虚基类
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(1) 用 `抽象类` 作 `接口` | |
| 实现 | note
可选择 | |
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[1] `重复 接口类` | public 最远基类 和 public 中间派生类 | `最远派生类指针 不能隐式转换` 为 最远基类指针
| 均 不设为 virtual |
类层次 中 `每提到1次 创建 1个对象` | |
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[2] `接口类` 设为 `virtual` | `public 最远基类` 设为 virtual | `基类 向 派生类` 的 `强转类型转换` (22.1 节) 产生 二义性 -> 易处理
| |
类层次 中 `所有提及` 它的类 `共享1个对象` | |
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(2) 覆盖 虚基类 vf
D11/D12 均 public virtual 继承 B, 且都 override 了 B 中的 vf, 则 D2 中也必须 override vf, 否则 完整对象 D 上调用该 vf 具有二义性, 无法构建 vtbl
B
/ \
/ \
D11 D12
\ /
\ /
D2
实现继承: Ival_box 从哪获取 图形元素? 通过 继承自 UI 系统类( BBwidget ) .jpg
接口继承 + 实现继承.jpg
接口继承 + 实现继承: 4 种版本
接口类 Ival_box 与 实现类 BBwidget 同层.jpg
接口类 Ival_box 派生出 `抽象的派生类`, 与 实现类 BBwidget 同层.jpg
实现类 层次 中 添加 `专有类`: 优化.jpg
以应用为导向 的 概念化 的 接口层次体系.jpg
二义性 之 解决2: `直接` 在 `多重派生类` 中 定义 `同名新函数`-> 显式限定消除 二义性.jpg
二义性 引入: 想 `组合使用` 2个类 `提供的功能` -> 加 中间层: 接口类 提供 "映射层".jpg
二义性 之 解决3 -> 加 中间层: `NVI 手法` 的 `Template Method`.jpg
菱形 非虚 继承.jpg
菱形 虚继承.jpg
虚继承机制: "指针" / 偏移量 "指向" / 定位到 `共享对象 (虚基对象部分)`.jpg
虚基类.jpg
重复基类.jpg
`两个 不同的类` 可能 `覆盖 虚基类的 不同 vf `.jpg
