1、虚基类

1、虚基类的作用从上面的介绍可知:如果一个派生类有多个直接基类，而这些直接基类又有一个共同的基类，则在最终的派生类中会保留该间接共同基类数据成员的多份同名成员。
在引用这些同名的成员时，必须在派生类对象名后增加直接基类名，以避免产生二义性，使其惟一地标识一个成员，如
    c1.A::display( )。
在一个类中保留间接共同基类的多份同名成员，这种现象是人们不希望出现的。C++提供虚基类(virtual base class )的方法，使得在继承间接共同基类时只保留一份成员。
现在，将类A声明为虚基类，方法如下:
class A//声明基类A
{…};
class B :virtual public A//声明类B是类A的公用派生类，A是B的虚基类
{…};
class C :virtual public A//声明类C是类A的公用派生类，A是C的虚基类
{…};

注意: 虚基类并不是在声明基类时声明的，而是在声明派生类时，指定继承方式时声明的。因为一个基类可以在生成一个派生类时作为虚基类，而在生成另一个派生类时不作为虚基类。

声明虚基类的一般形式为
   class 派生类名: virtual 继承方式 基类名
经过这样的声明后，当基类通过多条派生路径被一个派生类继承时，该派生类只继承该基类一次。

需要注意: 为了保证虚基类在派生类中只继承一次，应当在该基类的所有直接派生类中声明为虚基类。否则仍然会出现对基类的多次继承。

如果在派生类B和C中将类A声明为虚基类，而在派生类D中没有将类A声明为虚基类，则在派生类E中，虽然从类B和C路径派生的部分只保留一份基类成员，但从类D路径派生的部分还保留一份基类成员。

2、虚基类的初始化如果在虚基类中定义了带参数的构造函数，而且没有定义默认构造函数，则在其所有派生类(包括直接派生或间接派生的派生类)中，通过构造函数的初始化表对虚基类进行初始化。例如

class A//定义基类A
{
   A(int i){ } //基类构造函数，有一个参数};
class B :virtual public A //A作为B的虚基类
{
   B(int n):A(n){ } //B类构造函数，在初始化表中对虚基类初始化
};
class C :virtual public A //A作为C的虚基类
{
   C(int n):A(n){ } //C类构造函数，在初始化表中对虚基类初始化
};
class D :public B,public C //类D的构造函数，在初始化表中对所有基类初始化
{
   D(int n):A(n),B(n),C(n){ }
};

2、继承与组合

1.什么是继承

A继承B，说明A是B的一种，并且B的所有行为对A都有意义

eg:A=WOMAN B=HUMAN

A=鸵鸟 B=鸟 （不行），因为鸟会飞，但是鸵鸟不会。

2.什么是组合

若在逻辑上A是B的“一部分”(a part of)，则不允许B从A派生，而是要用A和其它东西组合出B。

例如眼(Eye)、鼻(Nose)、口(Mouth)、耳(Ear)是头(Head)的一部分，所以类Head应该由类Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成，不是派生而成

区别：比如说父亲和他的儿子就属于继承关系；我们只能说儿子继承了父亲的一些特性，不能说儿子是由父亲组成的。

4.组合的优点和缺点 
 优点： 
 容器类仅能通过被包含对象的接口来对其进行访问。 
“黑盒”复用，因为被包含对象的内部细节对外是不可见。 
 封装性好。 
 实现上的相互依赖性比较小。（被包含对象与容器对象之间的依赖关系比较少） 
 每一个类只专注于一项任务。 
 通过获取指向其它的具有相同类型的对象引用，可以在运行期间动态地定义（对象的）组合。
 缺点： 
 导致系统中的对象过多。 
 为了能将多个不同的对象作为组合块（composition block）来使用，必须仔细地对接口进行定义。

5.两者的选择

is-a关系用继承表达，has-a关系用组合表达

继承体现的是一种专门化的概念而组合则是一种组装的概念

另外确定是组合还是继承，最清楚的方法之一就是询问是否需要新类向上映射，也就是说当我们想重用原类型作为新类型的内部实现的话，我们最好自己组合，如果我们不仅想重用内部实现而且还想重用接口的话，那就用继承。

6.法则：优先使用（对象）组合，而非（类）继承

3、动态联编与静态联编

联编是指一个计算机程序自身彼此关联的过程,在这个联编过程中,需要确定程序中的操作调用(函数调用)与执行该操作(函数)的代码段之间的映射关系;按照联编所进行的阶段不同,可分为静态联编和动态联编;

静态联编:
是指联编工作是在程序编译连接阶段进行的,这种联编又称为早期联编;因为这种联编是在程序开始运行之前完成的;
在程序编译阶段进行的这种联编又称静态束定;在编译时就解决了程序中的操作调用与执行该操作代码间的关系,确定这种关系又被称为束定;编译时束定又称为静态束定;

动态联编:
编译程序在编译阶段并不能确切地知道将要调用的函数,只有在程序执行时才能确定将要调用的函数,为此要确切地知道将要调用的函数,要求联编工作在程序运行时进行,这种在程序运行时进行的联编工作被称为动态联编,或动态束定,又叫晚期联编;C++规定:动态联编是在虚函数的支持下实现的;

静态联编和动态联编都是属于多态性的,它们是在不同的阶段进对不同的实现进行不同的选择;

虚函数是动态联编的基础;虚函数是成员函数,而且是非静态的成员函数;虚函数在派生类中可能有不同的实现,当使用这个成员函数操作指针或引用所标识的对象时,对该成员函数的调用采用动态联编方式,即:在程序运行时进行关联或束定调用关系;
动态联编只能通过指针或引用标识对象来操作虚函数;如果采用一般的标识对象来操作虚函数,将采用静态联编的方式调用虚函数;
如果一个类具有虚函数,那么编译器就会为这个类的对象定义一个指针成员,并让这个指针成员指向一个表格,这个表格里面存放的是类的虚函数的入口地址;比如:一个基类里面有一些虚函数,那么这个基类就拥有这样一个表,它里面存放了自己的虚函数的入口地址,其派生类继承了这个虚函数表,如果在派生类中重写/覆盖/修改了基类中的虚函数,那么编译器就会把虚函数表中的函数入口地址修改成派生类中的对应虚函数的入口地址;这就为类的多态性的实现提供了基础;

虚函数按照其声明顺序存放于虚函数表中;
父类的虚函数存放在子类虚函数的前面;
多继承中,每个父类都有自己的虚函数表;
子类的成员函数被存放于第一个父类的虚函数表中;

虚函数表:Virtual Function Table;
虚函数表指针:Virtual Function Table Pointer(VFT-PTR);
虚基类表:Virtual BaseClass Table;
虚基类表指针:Virtual BaseClass Pointer(VBT-PTR);确切地说,应该是虚基类指针表;

附带上一些图片:

4、运算符重载

运算符重载的方法是定义一个重载运算符的函数，在需要执行被重载的运算符时，系统就自动调用该函数，以实现相应的运算。运算符重载是通过定义函数实现的。运算符重置实质上是函数的重载。
重载运算符的规则：C++不允许用户自己定义新的运算符，只能对已有的C++运算符进行重载
C++中大部分的运算符允许重载，不能重载的运算符只有5个：
. （成员访问运算符）
.* （成员指针访问运算符）
:: （域运算符）
sizeof （长度运算符）
?: （条件运算符）
前两个运算符不能重载是为了保证访问成员的功能不被改变
域运算符和sizeof运算符的运算对象是类型而不是变量或一般表达式，不具备重载的特征
原则：
重载不能改变运算符运算对象的个数；不能改变运算符的优先级别；不能改变运算符的结合性；重载运算符的函数不能有默认值，否则就改变了运算符参数的个数；重载运算符必须和用户定义的自定义类型的对象一起使用，其参数至少应有一个是类对象（或类对象的引用）；用于类对象的运算符一般必须重载，但有两个例外，运算符“=”和“&”不必用户重载；运算符重载函数可以是类的成员还是，也可以是类的友元函数，还可以是普通函数

运算符重载函数作为类成员函数
将运算符重载为成员函数后，如果出现该运算符的表达式，如c1+c2，编译系统把它解释为c1.operator+(c2)，即通过对象c1调用运算符重载函数，并以表达式中第二个参数（运算符右侧的对象c2）作为函数实参
运算符重载函数作为类友元函数
C++编译系统将程序中的表达式c1+c2解释为operator+(c1,c2)，即执行c1+c2相当调用以下函数：Complex operator+(Complex &c1,Complex &c2){return Complex(c1.real+c2.real,c1.imag+c2.imag);}
二者区别
运算符函数作为成员函数，可以通过this指针自由的访问本类中的数据成员，但必须要求表达式的第一个参数是一个类对象，而且与运算符函数的类型相同
如果运算符左侧的操作数属于C++标准类型（如int）或是其它一个类的对象，则运算符重载函数只能作为非成员函数
在使用运算符的表达式中，要求运算符的左侧的操作数与函数第一个参数对应，运算符右侧的操作数与函数的第二个参数对应

5、mutable关键字

   该关键字只能用于定义类中的非静态static和非常量const成员变量

   定义了该关键字的变量可以在声明为const函数中修改该变量的值。

    如：

class X
{
public:
   bool GetFlag() const
   {
      m_accessCount++;
      return m_flag;
   }
private:
   bool m_flag;
   mutable int m_accessCount;
};

    Mutable 数据成员的使用看上去像是骗术，因为它能够使 const 函数修改对象的数据成员。然而，明智地使用 mutable 关键字可以提高代码质量，因为它能够让你向用户隐藏实现细节，而无须使用不确定的东西，比如 const_cast<>。

6、static_cast, dynamic_cast, const_cast探讨

C++类型转换分为：隐式类型转换和显式类型转换

2)一种类型表达式赋值给另一种类型的对象：目标类型是被赋值对象的类型

int *pi = 0; // 0被转化为int *类型
ival = dval; // double->int

例外：void指针赋值给其他指定类型指针时，不存在标准转换，编译出错

3)将一个表达式作为实参传递给函数调用，此时形参和实参类型不一致：目标转换类型为形参的类型

4)从一个函数返回一个表达式，表达式类型与返回类型不一致：目标转换类型为函数的返回类型

关于强制类型转换的问题，很多书都讨论过，写的最详细的是C++ 之父的《C++ 的设计和演化》。最好的解决方法就是不要使用C风格的强制类型转换，而是使用标准C++的类型转换符：static_cast, dynamic_cast。标准C++中有四个类型转换符：static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、和const_cast。下面对它们一一进行介绍。 static_cast 用法：static_cast < type-id > ( expression ) 说明：该运算符把expression转换为type-id类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。 来源：为什么需要static_cast强制转换？ 情况1：void指针->其他类型指针 情况2：改变通常的标准转换 情况3：避免出现可能多种转换的歧义 它主要有如下几种用法： 用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换。进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类指针或引用）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。 把void指针转换成目标类型的指针(不安全!!) 把任何类型的表达式转换成void类型。 注意：static_cast不能转换掉expression的const、volitale、或者__unaligned属性。 dynamic_cast 用法：dynamic_cast < type-id > ( expression ) 说明：该运算符把expression转换成type-id类型的对象。Type-id必须是类的指针、类的引用或者void *；如果type-id是类指针类型，那么expression也必须是一个指针，如果type-id是一个引用，那么expression也必须是一个引用。 来源：为什么需要dynamic_cast强制转换？ 简单的说，当无法使用virtual函数的时候 典型案例： Wicrosoft公司提供给我们一个类库，其中提供一个类Employee.以头文件Eemployee.h和类库.lib分发给用户 显然我们并无法得到类的实现的源代码 //Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary(); }; 我们公司在开发的时候建立有如下类: class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     //do something } 但是开发到后期，我们希望能增加一个bonus()的成员函数到W$公司提供的类层次中。 假设我们知道源代码的情况下，很简单，增加虚函数： //Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary();     virtual int bonus(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary();     int bonus(); }; //Emplyee.cpp int Programmer::bonus() {     // } payroll()通过多态来调用bonus() class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     //do something     //pe->bonus(); } 但是现在情况是，我们并不能修改源代码，怎么办？dynamic_cast华丽登场了！ 在Employee.h中增加bonus()声明，在另一个地方定义此函数，修改调用函数payroll().重新编译，ok //Emplyee.h class Employee  { public:     virtual int salary(); }; class Manager : public Employee { public:      int salary(); }; class Programmer : public Employee { public:     int salary();     int bonus();//直接在这里扩展 }; //somewhere.cpp int Programmer::bonus() {     //define } class MyCompany { public:     void payroll(Employee *pe);     // }; void MyCompany::payroll(Employee *pe) {     Programmer *pm = dynamic_cast<Programmer *>(pe);          //如果pe实际指向一个Programmer对象,dynamic_cast成功，并且开始指向Programmer对象起始处     if(pm)     {         //call Programmer::bonus()     }     //如果pe不是实际指向Programmer对象，dynamic_cast失败，并且pm = 0     else     {         //use Employee member functions     } } dynamic_cast主要用于类层次间的上行转换和下行转换，还可以用于类之间的交叉转换。 在类层次间进行上行转换时，dynamic_cast和static_cast的效果是一样的；在进行下行转换时，dynamic_cast具有类型检查的功能，比static_cast更安全。 class Base { public:     int m_iNum;     virtual void foo(); }; class Derived:public Base { public:     char *m_szName[100]; }; void func(Base *pb) {     Derived *pd1 = static_cast<Derived *>(pb);     Derived *pd2 = dynamic_cast<Derived *>(pb); } 在上面的代码段中， 如果pb实际指向一个Derived类型的对象，pd1和pd2是一样的，并且对这两个指针执行Derived类型的任何操作都是安全的； 如果pb实际指向的是一个Base类型的对象，那么pd1将是一个指向该对象的指针，对它进行Derived类型的操作将是不安全的（如访问m_szName），而pd2将是一个空指针(即0，因为dynamic_cast失败)。 另外要注意：Base要有虚函数，否则会编译出错；static_cast则没有这个限制。这是由于运行时类型检查需要运行时类型信息，而这个信息存储在类的虚函数表（关于虚函数表的概念，详细可见<Inside c++ object model>）中，只有定义了虚函数的类才有虚函数表，没有定义虚函数的类是没有虚函数表的。 另外，dynamic_cast还支持交叉转换（cross cast）。如下代码所示。 class Base { public:     int m_iNum;     virtual void f(){} }; class Derived1 : public Base { }; class Derived2 : public Base { }; void foo() {     derived1 *pd1 = new Drived1;     pd1->m_iNum = 100;     Derived2 *pd2 = static_cast<Derived2 *>(pd1); //compile error     Derived2 *pd2 = dynamic_cast<Derived2 *>(pd1); //pd2 is NULL     delete pd1; } 在函数foo中，使用static_cast进行转换是不被允许的，将在编译时出错；而使用 dynamic_cast的转换则是允许的，结果是空指针。 reinpreter_cast 用法：reinpreter_cast<type-id> (expression) 说明：type-id必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针或者成员指针。它可以把一个指针转换成一个整数，也可以把一个整数转换成一个指针（先把一个指针转换成一个整数，在把该整数转换成原类型的指针，还可以得到原先的指针值）。 该运算符的用法比较多。 const_cast 用法：const_cast<type_id> (expression) 说明：该运算符用来修改类型的const或volatile属性。除了const 或volatile修饰之外， type_id和expression的类型是一样的。 常量指针被转化成非常量指针，并且仍然指向原来的对象；常量引用被转换成非常量引用，并且仍然指向原来的对象；常量对象被转换成非常量对象。 Voiatile和const类试。举如下一例： class B{ public: int m_iNum; } void foo(){ const B b1; b1.m_iNum = 100; //comile error B b2 = const_cast<B>(b1); b2. m_iNum = 200; //fine } 上面的代码编译时会报错，因为b1是一个常量对象，不能对它进行改变；使用const_cast把它转换成一个常量对象，就可以对它的数据成员任意改变。注意：b1和b2是两个不同的对象。

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C++基础分析（2）

原文：http://blog.csdn.net/huangbo_embed/article/details/20942009