面向对象编程中类与类之间的关系详解
面向对象编程中类与类之间的关系详解
面向对象编程（OOP）是现代软件开发中广泛使用的一种编程范式，它通过类和对象的概念来组织代码，使得代码更加模块化、可维护和可扩展。在面向对象设计中，类与类之间的关系是构建复杂系统的基础，不同的关系类型反映了类之间不同的交互方式和依赖程度。本文将详细介绍面向对象编程中常见的六种类间关系：继承、实现、聚合、组合、依赖和关联，帮助读者深入理解这些概念及其在实际编程中的应用。
1.引言
在面向对象设计模式中，类与类之间主要有6种关系，他们分别是：依赖、关联、聚合、组合、继承、实现。他们的耦合度依次增强。
用UML来描述类之间的关系符号为:
2.泛化（继承）关系
继承指的是一个类（称为子类、子接口）继承另外的一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能的能力。在UML类图设计中，继承用一条带空心三角箭头的实线表示，从子类指向父类，或者子接口指向父接口。
class Cat {
public:
Cat();
~Cat();
private:
uint32_t age;
uint32_t height;
};
class Choumi : Cat {
public:
Choumi();
~Choumi();
private:
string belongto;
};
3.实现关系
实现指的是一个class类实现interface接口（可以是多个）的功能，实现是类与接口之间最常见的关系。用一条带空心三角箭头的虚线表示。
class Animal {
virtual void Move() = 0; // 纯虚函数
};
class Cat {
public:
void Move()
{
// cat move
}
};
class Dog {
public:
void Move()
{
// dog move
}
};
class Bird {
public:
void Move()
{
// bird move
}
};
4.聚合关系
聚合是关联关系的一种特例，它体现的是整体与部分的关系，即has-a的关系。此时整体与部分之间是可分离的，它们可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享。表现在代码层面：和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。在UML类图设计中，聚合关系以空心菱形加实线箭头表示。
聚合通常是被写为一个对象指针。聚合是类与类之间的关系，通常表达整体与组成部分的关系，但这两个类都可以独立存在，没有依附关系（与组合关系的区别），比如汽车类与发动机类的关系。
class Engine {
public:
uint16_t hoursePower;
};
class Car {
public:
Engine engine;
private:
string brand;
};
5.组合关系
组合也是关联关系的一种特例，它体现的是一种contains-a的关系，这种关系比聚合更强，也称为强聚合。它同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。在UML类图设计中，组合关系以实心菱形加实线箭头表示。
比如头和眼睛的关系：
class Eye {
};
class Head {
public:
Eye eye;
};
6.依赖关系
依赖就是一个类A使用到了另一个类B，而这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是类B的变化会影响到类A。表现在代码层面：类B作为参数被类A在某个method方法中使用。在UML类图设计中，依赖关系用由类A指向类B的带箭头虚线表示。
依赖(Dependency)关系是一种使用关系，特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物，在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。大多数情况下，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，由依赖的一方指向被依赖的一方。例如：驾驶员开车，在Driver类的drive()方法中将Car类型的对象car作为一个参数传递，以便在drive()方法中能够调用car的move()方法，且驾驶员的drive()方法依赖车的move()方法，因此类Driver依赖类Car。
class Car {
public:
void Move();
};
class Driver {
public:
void Drive(Car car) {
car.Move();
}
};
7.关联关系
关联体现的是两个类之间语义级别的一种强依赖关系，这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的，而且双方的关系一般是平等的。关联可以是单向、双向的。表现在代码层面：被关联类B以类的属性形式出现在关联类A中，也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量。在UML类图设计中，关联关系用由关联类A指向被关联类B的带箭头实线表示，在关联的两端可以标注关联双方的角色和多重性标记。
用由关联类A指向被关联类B的带箭头实线表示，在关联的两端可以标注关联双方的角色和多重性标记。
关联是两个相对独立的类与类之间的关系，当一个类的对象与另一个类的对象存在固定的对应关系时，这俩类存在关联关系。比如：顾客与商品，老师和学生，员工与公司
关联关系分为以下三种
单向关联
双向关联
自关联
一般在代码中，一个类包含另一个类的指针或引用
7.1. 单向关联
7.2. 双向关联
class Employee {
private:
Company *company;
};
class Company {
private:
Employee *employee;
};
7.3.自关联
class Node {
public:
Node *next;
};
8.总结
这些关系在面向对象编程中起着至关重要的作用，它们允许开发者以模块化和可扩展的方式构建软件系统。通过合理地设计和建立这些关系，可以实现代码的重用、提高系统的可维护性和可扩展性。
参考资料：
面向对象编程中类与类之间的关系(一)
深入浅出UML类图