Ellipse类
开发一个图形程序，显示圆和椭圆。圆是椭圆的一个特殊情况，长轴和短轴等长的椭圆，因此，所有的圆都是椭圆，可以从Ellipse类派生出Circle类。数据成员包括椭圆中心的坐标、半长轴、短半轴、方向角。还包括一些移动椭圆、返回椭圆面积、旋转椭圆、缩放长半轴和短半轴方法。
class Ellipse
{
private:
double x; //椭圆中心x坐标
double y; //椭圆中心y坐标
double a; //半长轴
double b; //短半轴
double angle; //方向角
...
public:
void Move(int nx, int ny) { x = nx; y = ny; }
virtual double Area() const { return 3.14159 * a * b; }
virtual void Rotable(double nang) { angle += nang; }
virtual void Scale(double sa, double sb) { a *= sa; b *= sb; }
...
};
现在从Ellipse类派生出一个Circle类：
class Circle : public Ellipse
{
...
};
虽然圆是一种椭圆，但是这种派生是笨拙的。例如，圆只需要一个值（半径）就可以描述大小和形状，并需要有长半轴、短半轴。Circle构造函数可以通过将同一个值赋给成员a和b来照顾这种情况，但这会导致信息冗余。angle参数和Rotate()方法对圆来说没有实际意义；而Scale()方法会将两个轴作不同的缩放，将圆变成椭圆。可以使用一些技巧来修正这些问题，例如在Circle类中的私有部分包含重新定义的Rotate()方法，使Rotate()不能以公有方式用于圆。但总的来说，不能使用继承，直接定义Circle类更简单：
class Circle : public Ellipse
{
private:
double x;
double y;
double r;
...
public:
...
void Move(int nx, int ny) { x = nx; y = ny; }
double Area() const { return 3.14159 * r * r; }
void Scale(double sr) { r *= sr; }
...
};
类只包含所需的成员。但这种解决方法的效率也并不高。Circl和Ellipse类有很多的共同点，将他们分别定义则忽略这个事实。
还有一种解决放，从Ellipse和Circle类中抽象出它们的共性，将这些特性放到一个ABC中。然后从该ABC派生出Circle和Ellipse类。便可以使用基类指针数组同时管理Circle和Ellipse对象，即可以使用多态方法。这两个类的共同点是中心坐标、Move()方法（对于这两个类是相同的）和Area()方法（对于这两个类来说，是不同的）。甚至不能在ABC中实现Area()方法，因为它没有包含必要的数据成员。
C++通过使用纯虚函数提供未实现的函数。纯虚函数的声明的结尾处为=0。
class BaseEllipse //抽象基类
{
private:
double x;
double y;
...
public:
BaseEllipse(double x0 = 0, double y0 = 0) : x(x0),y(y0) {}
virtual ~BaseEllipse() {}
void Move(int nx, int ny) { x = nx; y = ny; }
virtual double Area() const = 0; //纯虚函数
...
};
当类声明中包含纯虚函数时，则不能创建该类的对象。包含纯虚函数的类只用作基类。要成为真正的ABC，必须至少包含一个纯虚函数。原则中=0使虚函数成为纯虚函数。这里的方法Area()没有定义，但C++甚至允许纯虚函数有定义。
例如，所有的基类方法都与Move()一样，可以在基类中进行定义，但仍需要将这个类声明为抽象的。这种情况下，可以将原型声明为虚的：
void Move(int nx, int ny) = 0;
这将使基类成为抽象的，但仍可以实现文件中提供方法的定义：
void BaseEllipse::Move(int nx, int ny) { x = nx; y = ny; }
在原型中使用=0指出类是一个抽象基类，在类中可以不定义该函数。
可以从BaseEllipse类派生出Ellipse类和Circle类，添加所需的成员来完成每个类。需要注意的是，Circle类总是表示圆，而Ellipse类总是表示椭圆。然而，Ellipse类圆可被重新缩放为非圆，而Ciecle类必须始终为圆。
这些类的程序能够创建Ellipse对象和Circle对象，但是不能创建BaseEllipse对象。由于Circle和Ellipse对象的基类相同，因此可以用BaseEllipse指针数组同时管理这两种对象。像Circle和Ellipse这样的类有时被称为具体类，这表示可以创建这些类型的对象。
ABC描述的至少使用一个纯虚函数的接口，从ABC派生出的类将根据派生类的具体特征，使用常规虚函数来实现这种接口。
ABC
首先定义一个名为AcctABC的ABC。这个类包含Brass和BrassPlus类共有的所有方法和数据成员，而那些在BrassPlus类和Brass类中的行为不同的方法应被声明为虚函数。至少应有一个虚函数是纯虚函数，这样才能使AcctABC成为抽象类。
acctabc.h
为帮助派生类访问基类数据，AcctABC提供一些保护方法；派生类方法可以调用这些方法，但它们并不是派生类对象的公有接口的组成部分。AcctABC提供了一个保护成员函数，用于处理格式化。另外AcctABC类还有两个纯虚函数，所以它确实是抽象类。
#ifndef ACCTABC_H_
#define ACCTABC_H_
#include <iostream>
#include <string>
//抽象基类
class AcctABC
{
private:
std::string fullName;
long acctNum;
double balance;
protected:
struct Formatting
{
std::ios_base::fmtflags flag;
std::streamsize pr;
};
const std::string & FullName() const { return fullName; }
long AcctNum() const { return acctNum; }
Formatting SetFormat() const;
void Restore(Formatting & f) const;
public:
AcctABC(const std::string & s = "Nullbody", long an = -1, double bal = 0.0);
void Deposit(double amt);
virtual void Withdraw(double amt) = 0;
double Balance() const { return balance; };
virtual void ViewAcct() const = 0;
virtual ~AcctABC() {}
};
//Brass Account 类
class Brass :public AcctABC
{
public:
Brass(const std::string & s = "Nullbody", long an = -1, double bal = 0.0) : AcctABC(s, an, bal) {}
virtual void Withdraw(double amt);
virtual void ViewAcct() const;
virtual ~Brass() {}
};
//Brass Plus Account 类
class BrassPlus :public AcctABC
{
private:
double maxLoan;
double rate;
double owesBank;
public:
BrassPlus(const std::string & s = "Nullbody", long an = -1, double bal = 0.0, double ml = 500, double r = 0.10);
BrassPlus(const Brass & ba, double ml = 500, double r = 0.1);
virtual void ViewAcct() const;
virtual void Withdraw(double amt);
void ResetMax(double m) { maxLoan = m; }
void ResetRate(double r) { rate = r; }
void ResetOwes() { owesBank = 0; }
};
#endif
acctabc.cpp
#include <iostream>
#include "acctabc.h"
using std::cout;
using std::ios_base;
using std::endl;
using std::string;
AcctABC::AcctABC(const std::string & s, long an, double bal)
{
fullName = s;
acctNum = an;
balance = bal;
}
void AcctABC::Deposit(double amt)
{
if (amt < 0)
cout << "Negative deposit not allowed; "
<< "deposit is cancelled.\n";
else
balance += amt;
}
void AcctABC::Withdraw(double amt)
{
balance -= amt;
}
AcctABC::Formatting AcctABC::SetFormat() const
{
Formatting f;
f.flag = cout.setf(ios_base::fixed, ios_base::floatfield);
f.pr = cout.precision(2);
return f;
}
void AcctABC::Restore(Formatting & f) const
{
cout.setf(f.flag, ios_base::floatfield);
cout.precision(f.pr);
}
void Brass::Withdraw(double amt)
{
if (amt < 0)
cout << "Withdrawal amount must be positive; "
<< "withdrawal canceled.\n";
else if (amt <= Balance())
AcctABC::Withdraw(amt);
else
cout << "Withdrawal amount of $" << amt
<< " exceeds your balance.\n"
<< "Withdrawal canceled.\n";
}
void Brass::ViewAcct() const
{
Formatting f = SetFormat();
cout << "Brass Client: " << FullName() << endl;
cout << "Account Number: " << AcctNum() << endl;
cout << "Balance: $" << Balance() << endl;
Restore(f);
}
BrassPlus::BrassPlus(const string & s, long an, double bal, double ml, double r) : AcctABC(s, an, bal)
{
maxLoan = ml;
owesBank = 0.0;
rate = r;
}
BrassPlus::BrassPlus(const Brass & ba, double ml, double r) : AcctABC(ba)
{
maxLoan = ml;
owesBank = 0.0;
rate = r;
}
void BrassPlus::ViewAcct() const
{
Formatting f = SetFormat();
cout << "Brass Client: " << FullName() << endl;
cout << "Account Number: " << AcctNum() << endl;
cout << "Balance: $" << Balance() << endl;
cout << "Maximum loan: $" << maxLoan << endl;
cout << "Owed to bank: $" << owesBank << endl;
cout.precision(3);
cout << "Loan Rate: " << 100 * rate << "%\n";
Restore(f);
Restore(f);
}
void BrassPlus::Withdraw(double amt)
{
Formatting f = SetFormat();
double bal = Balance();
if (amt <= bal)
AcctABC::Withdraw(amt);
else if (amt <= bal + maxLoan - owesBank)
{
double advance = amt - bal;
owesBank += advance * (1.0 + rate);
cout << "Bank advance: $" << advance << endl;
cout << "Finance charge: $" << advance * rate << endl;
Deposit(advance);
AcctABC::Withdraw(amt);
}
else
cout << "Credit limit exceeded. Transaction cancelled.\n";
Restore(f);
}
保护方法FullName()和AcctNum()提供了对数据成员fullName和acctNum的只读访问，使得可以进一步定制每个派生类的ViewAcct()。
在设置输出格式进行改进，定义了一个结构，用于存储两项格式设置；并使用该结构来设置和恢复格式，因此只需两个函数调用：
struct Formatting
{
std::ios_base::fmtflags flag;
std::streamsize pr;
};
....
Formatting f = SetFormat();
...
Restore(f);
将这些函数以及结构Formatting放在一个独立的名称空间中，但它们是保护访问权限，因此将这些结构和函数放在了类定义的保护部分。这使得它们对基类和派生类可用，同时向外隐藏了它们。
main.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include "acctabc.h"
const int CLIENTS = 4;
int main()
{
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
AcctABC * p_clients[CLIENTS];
std::string temp;
long tempnum;
double tempbal;
char kind;
for (int i = 0; i < CLIENTS; i++)
{
cout << "Enter client's name: ";
getline(cin, temp);
cout << "Enter client's account number: ";
cin >> tempnum;
cout << "Enter opening balance: $";
cin >> tempbal;
cout << "Enter 1 for Brass Account or "
<< "2 for BrassPlus Account: ";
while (cin >> kind && (kind != '1' && kind != '2'))
cout << "Enter either 1 or 2: ";
if (kind == '1')
p_clients[i] = new Brass(temp, tempnum, tempbal);
else
{
double tmax, trate;
cout << "Enter the overdraft limit: $";
cin >> tmax;
cout << "Enter the interest rate "
<< "as a decimal fraction: ";
cin >> trate;
p_clients[i] = new BrassPlus(temp, tempnum, tempbal, tmax, trate);
}
while (cin.get() != '\n')
continue;
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < CLIENTS; i++)
{
p_clients[i]->ViewAcct();
cout << endl;
}
for (int i = 0; i < CLIENTS; i++)
{
delete p_clients[i];
}
cout << "Done.\n";
return 0;
}