面向对象的程序范例（二）

功能：显示+计算

过程：在前者的基础上添加计算的代码

特点：由于已经精确地建模过，所以几乎不用改动原有的代码，可以直接添加新的部分

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Expr_node;

// 句柄类
class Expr
{
    friend ostream& operator<< (ostream& o, const Expr& t);
    Expr_node* p;
public:
    Expr():p(0){}
    Expr(int n);
    Expr(const string& op, const Expr& t);
    Expr(const string& op, const Expr& left, const Expr& right);
    Expr(const Expr& t);
    Expr& operator=(const Expr&);
    int eval() const;
    ~Expr();
};

// 用于派生实际类型的公共基类，表示“结点”
class Expr_node
{
    friend class Expr;
    friend ostream& operator<< (ostream& o, const Expr& t);
    int use;
protected:
    Expr_node():use(1){}
    virtual ~Expr_node() {};
    virtual void print(ostream&)const=0;
    virtual int eval() const=0;
};

// 存放数值的子类
class Int_node:public Expr_node
{
    friend class Expr;
    int n;
    Int_node(int k):n(k){}
    void print(ostream& o)const{o<<n;}
    int eval() const {return n;}
};

// 存放符号数的类
class Unary_node:public Expr_node
{
    friend class Expr;
    string op;
    Expr opnd;
    Unary_node(const string& a, const Expr& b):op(a),opnd(b){}
    void print(ostream& o)const{o<<"("<<op<<opnd<<")";}
    int eval() const {if (op=="-") return -opnd.eval(); throw "error, bad op "+op+" in Unary_node";}
};

// 存放符号和左右表达式的子类
class Binary_node:public Expr_node
{
    friend class Expr;
    string op;
    Expr left;
    Expr right;
    Binary_node(const string& a, const Expr& b, const Expr& c):op(a),left(b),right(c){}
    void print(ostream& o)const{o<<"("<<left<<op<<right<<")";}
    int eval() const
    {
        int l = left.eval();
        int r = right.eval();
        int result;
        if (op=="-") result = l - r;
        else if (op=="+") result = l + r;
        else if (op=="/" && r!=0) result = l / r;
        else if (op=="*") result = l * r;
        else throw "error, bad op "+op+" in Binary_node";
        return result;
    }
};

Expr::Expr(int n){p=new Int_node(n);}
Expr::Expr(const string& op, const Expr& t){p = new Unary_node(op,t);}
Expr::Expr(const string& op, const Expr& left, const Expr& right){p = new Binary_node(op,left,right);}
Expr::Expr(const Expr& t):p(t.p){++(p->use);}
Expr& Expr::operator=(const Expr& rhs)
{
    rhs.p->use++;
    if (p&&--(p->use)==0)
        delete p;
    p = rhs.p;
    return *this;
}
int Expr::eval() const
{
    return p->eval();
}
Expr::~Expr() {if (--p->use==0) delete p;}

ostream& operator<< (ostream& o, const Expr& t)
{
    t.p->print(o);
    return o;
}

int main()
{
    Expr t("*", Expr("-", 5), Expr("+", 3, 4));
    cout<<t<<" = "<<t.eval()<<endl;
    t = Expr("*", t, t);
    cout<<t<<" = "<<t.eval()<<endl;
    Expr u;
    u = Expr("*", t, t);
    cout<<u<<" = "<<u.eval()<<endl;
    return 0;
}

结果：

　　((-5)*(3+4)) = -35

　　(((-5)*(3+4))*((-5)*(3+4))) = 1225

　　((((-5)*(3+4))*((-5)*(3+4)))*(((-5)*(3+4))*((-5)*(3+4)))) = 1500625