之前也知道引用和指针的区别，但如果现在让我说他们两个有什么区别，我还是不太能全部说出来，（红色标记一下：引用和指针的异同有哪些？）之所以不能说出他两的区别，不是因为我记忆力不好，而是没有过实际代码的体验。在看Essential C++时，碰到下面的代码，感觉能够说明一些他两的用法。下面给出代码和书上的说明：

首先说明一下这里基类num_sequence和子类Fibonacci的目的。基类是一系列不同类型数列的抽象，比如斐波那契数列等等（这里仅以Fibonacci来举例说明子类）。先给出第一次设计基类和子类的代码：（第一次设计时基类不保存具体的数列Vector，只是一些子类抽象出来的函数）

1 基类

　　1.1 num_sequence.h

1 #pragma once  2 #include 
      
         3  4 class num_sequence  5 {
     6 public:  7     num_sequence(void);  8     virtual ~num_sequence(void);  9     virtual int elem( int pos ) const = 0; //返回子类pos位置的元素 10     virtual const char* what_am_i() const = 0; //返回子类的名字，比如Fibonacci 11     virtual std::ostream& print( std::ostream& os = std::cout ) const = 0; //console输出子类的成员变量信息 12     friend std::ostream& operator<<( std::ostream &os, const num_sequence &ns ); 13     static int max_elems() { return _max_elems; } //返回子类最多可以包含的元素个数 14 15 16 protected: 17     virtual void gen_elems( int pos ) const = 0; //给子类中添加元素 18     19     bool check_integrity( int pos ) const; //验证子类pos位置是否合法 20 21     const static int _max_elems = 1024; //子类数列最多可以包含的元素个数 22 };
      

　　1.2 num_sequence.cpp

1 #include "StdAfx.h"  2 #include "num_sequence.h"  3  4 num_sequence::num_sequence(void)  5 {
     6 }  7  8 num_sequence::~num_sequence(void)  9 {
    10 } 11 12 13 bool num_sequence::check_integrity( int pos ) const 14 {
    15     if ( pos <= 0 || pos > _max_elems ) 16     {
    17         std::cerr << "!! invalid position: " << pos << " Cannot honor request\n" ; 18         return false; 19     } 20     return true; 21 } 22 23 std::ostream& operator<<( std::ostream &os, const num_sequence &ns ) 24 {
    25     return ns.print( os ); 26 }

2 子类

　　2.1 Fibonacci.h

1 #pragma once  2 #include "num_sequence.h"  3 #include 
      
         4 class Fibonacci :  5     public num_sequence  6 {
     7 public:  8     Fibonacci( int len = 1, int beg_pos = 1 );  9     ~Fibonacci(void); 10 11     virtual int elem( int pos ) const; 12     virtual const char* what_am_i() const { return "Fibonacci"; } 13     virtual std::ostream& print( std::ostream& os = std::cout ) const; 14 15 16     int length() const { return _length; } 17     int beg_pos() const { return _beg_pos; } 18 19 protected: 20     virtual void gen_elems( int pos ) const; 21     bool check_integrity( int pos, int size ) const; //必须声明 22     int _length; 23     int _beg_pos; 24 25     static std::vector
       
         _elems; //保存数列的元素 26 };
       
      

　　2.2 Fibonacci.cpp

1 #include "StdAfx.h"  2 #include "Fibonacci.h"  3  4  5 std::vector
      
        Fibonacci::_elems;  6  7  8 Fibonacci::Fibonacci( int len, int beg_pos ) : _length(len), _beg_pos(beg_pos) {}  9 10 Fibonacci::~Fibonacci(void) 11 {
    12 } 13 14 int Fibonacci::elem( int pos ) const 15 {
    16     if ( ! check_integrity(pos, _elems.size() ) ) 17     {
    18         return 0; 19     } 20     if ( pos > _elems.size() ) 21     {
    22         Fibonacci::gen_elems( pos );//一会测试一下改成执行期才决定选择哪个gen_elems 23     } 24 25     return _elems[ pos-1 ]; 26 } 27 28 29 void Fibonacci::gen_elems( int pos ) const 30 {
    31     if ( _elems.empty() ) 32     {
    33         _elems.push_back( 1 ); 34         std::cout << "gen_elems: " << 1 << std::endl; 35         _elems.push_back( 1 ); 36         std::cout << "gen_elems: " << 1 << std::endl; 37     } 38 39     if ( _elems.size() <= pos ) 40     {
    41         int ix = _elems.size(); 42         int n_2 = _elems[ ix-2 ]; 43         int n_1 = _elems[ ix-1 ]; 44 45         for ( ; ix <= pos; ++ix ) 46         {
    47             int elem = n_2 + n_1; 48             _elems.push_back( elem ); 49             std::cout << "gen_elems: " << elem << std::endl; 50             n_2 = n_1; 51             n_1 = elem; 52         } 53     } 54 } 55 56 std::ostream& Fibonacci::print( std::ostream& os ) const 57 {
    58     int elem_pos  = _beg_pos - 1; 59     int end_pos = elem_pos + _length; 60 61     if ( end_pos > _elems.size() ) 62     {
    63         Fibonacci::gen_elems( end_pos );//这里和int Fibonacci::elem( int pos ) const中一样是 64     }                                    //因为已经可以确定是执行Fibonacci的gen_elems函数，所以明确的告诉编译器，以便跳过虚拟函数机制 65 66     while ( elem_pos < end_pos ) 67     {
    68         os << _elems[ elem_pos] << ' '; 69         ++elem_pos; 70     } 71 72     return os; 73 } 74 75 bool Fibonacci::check_integrity( int pos, int size ) const 76 {
    77     if ( pos <= 0 || pos > _max_elems ) 78     {
    79         std::cerr << "!! invalid position: " << pos << " Cannot honor request\n" ; 80         return false; 81     } 82 83     if ( pos > size ) 84     {
    85         gen_elems( pos ); //通过虚拟机制调用 86     } 87     return true; 88 }
      

 

前面这些代码给出了第一次设计时候的思想，现在第二次设计时把一些子类都要用到的数据抽象到基类里，比如子类实际存储的vector等等。

1 class num_sequence  2 {
    3  4 public:  5     virtual ~num_sequence() {}  6     virtual const char* what_am_i() const = 0;  7     int elem( int pos ) const;  8     ostream& print( ostream& os = cout ) const;  9     int length() const { return _length;} 10     int beg_pos() const { return _beg_pos; } 11     static int max_elems() { return 64; } 12 13 protected: 14     virtual void gen_elems( int pos ) const = 0; 15     bool check_integrity( int pos, int size ) const; 16 17     num_sequence( int len, int bp, vector
     
       &re ) 18         : _length( len ), _beg_pos( bp ), _relems( re ) {} 19     int _length; 20     int _beg_pos; 21     vector
      
        &_relems; 22 };
      
     

这里红色标记的地方是比较重要的地方：

　　1、_relems声明为引用原因：reference永远无法代表空对象( null object )，pointer却可能是null。让它成为reference，我们就再也不必检查它是否为null了。

　　data members如果是reference，则必须在constructor的member initialization list中加以初始化。一旦初始化后，就再也无法指向另一个对象。如果data members是个pointer，就无此限制：我们可以再constructor内加以初始化，也可以先将它初始化为null，稍后再令它指向某个有效的内存地址。

　　2、num_sequence 的constructor为protected原因：num_sequence乃是一个抽象基类，我们无法为它定义任何对象。num_sequence扮演的角色是每个派生类对象的子对象(subobject)。基于这个理由，我们将基类的constructor声明为protected而非public

 

到这里本次文章的主要目的就结束了。但还有一个问题先记下来，方便以后回头查看：

　　copy assignment operator 和 copy constructor的问题：Essential C++ P105 Triangular t3 = 8;会调用带有单一参数的constructor

　　今天查了一下，大体上了解了为什么“Essential C++ P105 Triangular t3 = 8;会调用带有单一参数的constructor”。这里是因为之前尚未定义t3，如果之前已经定义过了，那么就是copy assignment operator （参考文献：）