第1章 UML基础：类的关系

1. 类的关系

1.1 继承和实现：继承表示有父子关系

 

1.2 依赖：（use–a），表示一个类要使用（use）另一个类。

（1）类图

 

（2）三种依赖方式：函数参数或返回值、局部变量和静态成员变量或函数

class C21
{
public:

    //1、使用形参或返回值发生依赖关系
    C22 test(C22 theC22);

    //2、使用局部变量发生依赖关系
    void test()
    {
        C22 theC22; //或C22* theC22 = new C22;
                    //离开这个作用域后the22要销毁
    }

    //3、全局变量或静态变量（函数）发生依赖关系
    void test()
    {
        C22 theC22 = g_C22; //g_C22为全局变量
        C22::func();        //使用类的静态成员函数
    }
};

1.3 关联：是一种平等的、朋友关系

（1）双向关联：双方都知道对方的存在，都可以调用对方的公有成员变量和函数

 

　　①在代码的表现为双方都拥有对方的一个指针或引用。注意，表现为拥有对方的一个 “指针” 和 “引用”。

　　②之所以是指针和引用是有原因的。如果是值（对象）那么就不是关联了，而是组合。因为是值的话，C31对象消失C32对象也会消失。这和组合的定义就一样了 ：整体与部分的关系，而且整体消失部分也会消失，部分不能独立于整体存在。

（2）单向关联

 

　　①表示相识关系，指C33知道C34，可以调用C34的公共成员变量和函数

　　②代码上表示为C33有C34的指针，而C34对C33一无所知。

（3）自身关联：自己的内部有着一个指向自身的指针或引用

 

1.4 聚合与组合

（1）聚合：(has–a )，表示整体-部分的关系，但部分可以脱离整体而单独存在。

 

　　①如C41聚合C42，但是C42可以离开C41而独立存在。在创建C41类的对象时，一般不会马上创建theC42对象，而是等待一个外界的对象传给它。

　　②当用C++代码来描绘关联和聚合时，都是一个类包含了另外一个类的指针。但是他们是有区别的，这个区别不是C++语法上的差别，而是语义上的差别。聚合是整体和部分的关系，而且关联是平等的朋友关系，比如。张三和李四，是关联。而张三和张三的杯子是聚合。张三和张三的鼻子是组合。

（2）组合：Contains-a。表示整体-部分的关系，但部分不能脱离整体而单独存在。如手脚是身体的一部分，轮胎与汽车的一部分，脱离后就没有意义了。

 

　　①一般组合用的是值对象（如theC44，表示其生命期与整体一致）

　　②聚合是指针。但有时组合也可以用指针，在构造函数中创建对象，析构函数中销毁对象。但不同的是，聚合，一般其对象指针是由类外传入的，而组合是在类内部的构造函数中new出来的。

　　③从语义上看，组合与聚合也是不一样的。当表示聚合时，部分可以脱离整体。而组合不行。

2. 依赖和聚合/组合、关联的区别

　　①关联是类之间的一种平等关系，例如老师和学生，老公和老婆，水壶装水等就是一种关系。从语义上很容易区分出来

　　②组合是一种整体-部分的关系，在问题域中这种关系很明显，从语义上可以直接分析得出。例如轮胎是车的一部分，树叶是树的一部分，手脚是身体的一部分这种的关系，非常明显的整体-部分关系。

　　③上述的几种关系（依赖、关联、聚合/组合）在代码中可能以指针、引用、值等的方式在另一个类中出现，不拘于形式，只有配合语义，结合上下文来判断。而只给出一段代码让我们来判断是什么关系，还是无法准确判断的。

　　④这里还要说明一下，所谓的这些关系只是在某个问题域才有效，离开了这个问题域，可能这些关系就不成立了。

3. 类关系的实例分析

（1）类图

 

（2）代码实现

//CGPSReceiver.h

#ifndef _CGPSRECEIVER_H_
#define _CGPSRECEIVER_H_

class CGPSReceiver
{
public:
    void Navigate();
};

#endif // _CGPSRECEIVER_H_

//CGPSReceiver.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CGPSReceiver.cpp
//  Implementation of the Class CGPSReceiver
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:01
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CGPSReceiver.h"
#include <stdio.h>

void CGPSReceiver::Navigate(){
    
    printf("使用GPS导航...
");
}

//CEngine.h

#if !defined(_CENGINE_H_)
#define _CENGINE_H_

class CEngine
{
public:
    CEngine(int capacity, int power);
    void start();
    void stop();

    int getCapacity();
    void setCapacity(int capacity);
    int getPower();
    void setPower(int power);

private:
    int mCapacity;
    int mPower;

};

#endif //!_CENGINE_H_

//CEngine.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CEngine.cpp
//  Implementation of the Class CEngine
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:01
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CEngine.h"
#include <stdio.h>

CEngine::CEngine(int capacity, int power)
{
    mCapacity = capacity;
    mPower = power;
}

void CEngine::start(){
    printf("%d cc，%d匹马力的发动机发动了！
",mCapacity, mPower);
}


void CEngine::stop(){
    printf("发动机关闭了！
");
}

int CEngine::getCapacity()
{
    return mCapacity;
}

void CEngine::setCapacity(int capacity)
{
    mCapacity = capacity;
}

int CEngine::getPower()
{
    return mPower;
}

void CEngine::setPower(int power)
{
    mPower = power;
}

//CWheel.h

#if !defined(_CWHEEL_H_)
#define _CWHEEL_H_

class CWheel
{
public:
    CWheel(int size, const char* typeName, int no);

    CWheel& operator = (const CWheel& cw);
    CWheel(const CWheel& cw); //复制构造函数

protected:
    int mNo;
    int mSize;
    const char* mTypeName;

    void check();

};

#endif // !defined(_CWHEEL_H_)

//CWheel.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CWheel.cpp
//  Implementation of the Class CWheel
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:05
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CWheel.h"
#include <stdio.h>

void CWheel::check(){
    printf("检查第%d个车轮：型号(%s)，大小(%d)
", mNo + 1, mTypeName, mSize);
}


CWheel::CWheel(int size, const char* name, int no){
    mSize = size;
    mNo = no;
    mTypeName = name;

    check();
}

CWheel& CWheel::operator = (const CWheel& cw)
{
    mNo = cw.mNo;
    mSize = cw.mSize;
    mTypeName = cw.mTypeName;
    return *this;
}
CWheel::CWheel(const CWheel& cw) //复制构造函数
{
    mNo = cw.mNo;
    mSize = cw.mSize;
    mTypeName = cw.mTypeName;
}

//CVehicle.h

#if !defined(_CVEHICLE_H_)
#define _CVEHICLE_H_

#include "CWheel.h"
#include <list>

using namespace std;

class CVehicle
{
protected:
    char* mColor;
    char* mMake;
    int mTopSpeed;

    list<CWheel> mWheels; //车轮与CVehicle是组合关系。声明为值对象

    void slowDown();
    void speedUp();
    void start();
    void stop();

};

#endif // !defined(_CVEHICLE_H_)

//CVehicle.cpp

#include "CVehicle.h"

void CVehicle::slowDown(){
    printf("正在减速...
");
}


void CVehicle::speedUp(){
    printf("正在加速...
");
}


void CVehicle::start(){
    printf("车子开始启动
");
}


void CVehicle::stop(){
    printf("车子停下
");
}

//CBicycle.h

#if !defined(_CBICYCLE_H_)
#define _CBICYCLE_H_

#include "CVehicle.h"

class CBicycle : public CVehicle
{
public:
    CBicycle();
    ~CBicycle();
    void ride();

};

#endif // !defined(_CBICYCLE_H_)

//CBicycle.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CBicycle.cpp
//  Implementation of the Class CBicycle
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:01
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CBicycle.h"


CBicycle::CBicycle():CVehicle(){
    mColor = "白色";
    mMake = "永久";
    mTopSpeed = 20;

    printf("%s%s自行车，最高时速：%d
", mColor, mMake, mTopSpeed);

    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        CWheel cw(21, "B型自行车车轮", i);
        mWheels.push_back(cw); //会复制一份cw过去
    }

}

CBicycle::~CBicycle(){
    mWheels.clear();
}


void CBicycle::ride(){
    start();
    speedUp();
    printf("自行车行驶中...
");
    slowDown();
    stop();
}

//CCar.h

#if !defined(_CCAR_H_)
#define _CCAR_H_

#include "CEngine.h"
#include "CGPSReceiver.h"
#include "CVehicle.h"

class CCar : public CVehicle
{
public:
    CCar(CGPSReceiver* gps, char* color, char* make, int topSpeed);
    ~CCar();
    void drive();

protected:
    CEngine mEngine; //发动机与CCar类是组合关系，声明为值对象
    CGPSReceiver *mGPSReceiver; //导航与CCar是聚合关系，声明为指针，由外部传入
};

#endif // !defined(_CCAR_H_)

//CCar.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CCar.cpp
//  Implementation of the Class CCar
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:01
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CCar.h"

CCar::CCar(CGPSReceiver* gps, char* color, char* make,int topSpeed) :mEngine(0, 0)
{
    mTopSpeed = topSpeed;
    mEngine.setCapacity(mTopSpeed + 1000);
    mEngine.setPower(mTopSpeed - 70);
    mColor = color;
    mMake = make;
    mGPSReceiver = gps;

    printf("%s%s车，最高时速：%d
", mColor, mMake, mTopSpeed);

    //生成4个轮子
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        CWheel cw(36, "A型汽车车轮", i);
        mWheels.push_back(cw); //会复制一份cw过去
    }
}


CCar::~CCar(){
    mWheels.clear();
}


void CCar::drive(){
    if (mGPSReceiver)
        mGPSReceiver->Navigate();

    mEngine.start();

    speedUp();
    printf("汽车行驶中...
");
    slowDown();

    mEngine.stop();
    stop();
}

//CPerson.h

#if !defined(_CPERSON_H_)
#define _CPERSON_H_

#include "CGPSReceiver.h"
#include "CBicycle.h"
#include "CCar.h"

class CPerson
{
public:
    CGPSReceiver *mGPSReceiver; //CGPSReceiver与CPerosn是关联关系（平等、朋友关系），由类外传入

    void drive(CCar* car); //CCar与CPerson通过形参发生依赖关系
    void ride(CBicycle* bicle);//CBicycle与CPerson通过形参发生依赖关系
    void use(CGPSReceiver* gps);//将gps传给mGPSReceiver;
};

#endif // !defined(_CPERSON_H_)

//CPerson.cpp

///////////////////////////////////////////////////////////
//  CPerson.cpp
//  Implementation of the Class CPerson
//  Created on:      06-5月-2016 9:25:04
//  Original author: SantaClaus
///////////////////////////////////////////////////////////

#include "CPerson.h"

void CPerson::drive(CCar* car){
    car->drive();
}

void CPerson::ride(CBicycle* bicycle){
    bicycle->ride();
}

void CPerson::use(CGPSReceiver* gps){

    mGPSReceiver = gps;

    mGPSReceiver->Navigate();
}

//main.cpp

#include <stdio.h>
#include "CPerson.h"

int main()
{
    CPerson person;

    //GPS
    CGPSReceiver gps;

    //开车
    CCar* car = new CCar(&gps, "黑色", "红旗", 200);
    person.drive(car);
    delete car;

    printf("
");

    //骑自行车
    CBicycle *bicycle = new CBicycle();
    person.ride(bicycle);
    delete bicycle;

    printf("
");

    //测试GPS
    person.use(&gps);

    return 0;
}

/*输出结果：

黑色红旗车，最高时速：200
检查第1个车轮：型号(A型汽车车轮)，大小(36)
检查第2个车轮：型号(A型汽车车轮)，大小(36)
检查第3个车轮：型号(A型汽车车轮)，大小(36)
检查第4个车轮：型号(A型汽车车轮)，大小(36)
使用GPS导航...
1200 cc，130匹马力的发动机发动了！
正在加速...
汽车行驶中...
正在减速...
发动机关闭了！
车子停下

白色永久自行车，最高时速：20
检查第1个车轮：型号(B型自行车车轮)，大小(21)
检查第2个车轮：型号(B型自行车车轮)，大小(21)
车子开始启动
正在加速...
自行车行驶中...
正在减速...
车子停下

使用GPS导航...
*/