《C++面向对象软件设计及构建》文章翻译：4.7 动态聚合 ,4.7 Dynamic Aggregation

动态聚合，它的显著不同之处，在于，在这样的聚合中，在那些被封装的对象中，最少有一部分是在运行时（通过new操作符）动态创建的。这样情况下，需要使用动态聚合：在这个类被定义的时候，就已经知道那些被封装的子对象的 类型 ，但是并不知道那些对象的 个数 。在运行时，动态聚合必须分配并管理新的子对象。

动态聚合中的子对象，并不会在外层对象被析构时自动地被析构，因为，那些子对象是动态分配的。于是，正确地析构这些子对象，以防止发生内存泄漏，这样一个责任，就落到了程序员身上。未能正确地管理好动态子对象，这是一个常见的错误来源；这些子对象天生的动态性，导致了，这种错误狠难判定。

有一个必须使用动态聚合来表示的抽象概念，即，一个封闭的、多边形形状，它具有不定数量的边。为了展示动态聚合的机制，此处，我们会定义及实现一个类，用于表示多边形形状。这个类，将会允许，在运行时动态地定义该个形状中的各个顶点。这个类必须维护一个顶点列表，该列表的长度在事先是不知道的。在要求向某个画布中绘制自身时，这个类就需要在每一对相邻的顶点之间绘制线段，并需要将最后一个顶点和第一个顶点看成是相邻的顶点。因此，如果有 n 个顶点，则需要绘制 n 条线段：第一条线段连接顶点0和顶点1，第二条线段连接顶点1和顶点2，依此类推，最后一条线段连接顶点n-1和顶点0。

以下展示了PolyShape 类的接口。

一个 PolyShape对象 ，在构造时， 需传入它的第一个顶点的位置（Location），即 x 和 y 坐标。 这些坐标，用于初始化这个PolyShape 的当前位置，这个属性是由状态变量 currentX 和 currentY 来表示的。对于构造函数 的其它部分，我们日后再说。 Up 、 Down 、 Left 和 Right方法 ，会改变 当前位置 ，具体改变的程度取决于各个方法的参数。方法 的名字，表示了，要改变 当前位置 的哪个坐标，以及，按照哪种形式来改变。例如，假设 当前位置 是(100, 100)，那么 ，调用方法 Up(10) ，会导致改变 Y坐标，使得 当前位置 变成(100, 90) ， 也就是变成一个较“上面”的位置，因为它离画布区域的顶部更近。类似 地，调用 Right(20) ，会导致 当前位置 从(100, 100)变成(120, 100)， 即是一个离画布的右边缘更近20 个像素的位置。下面展示 了这些方法的实现。 Mark()方法 ，会将 当前位置 加入 到 该个PolyShape 对象所维护的位置（Location）链表 （linked list） 中去。 Draw方法 ，会在画布中绘制这个PolyShape。对于Mark () 和Draw ()方法的实现，则在日后说明。

对于PolyShape 类的设计者来说，有一个狠明显需要解决的问题，就是，在给出了它的各个顶点的位置（Location）之后，该如何维护这样一个有序的列表。由于顶点的个数是未知的(至少在设计时以及编译时是未知的)，所以，需要使用某种形式的动态聚合。

用于实现PolyShape 的数据结构的第一种方案，即是，使用链表技术。Location类，提供了便利的手段，以维护一个(x,y)坐标对，但是，它并未提供任何其它手段，使得Location对象能够成为某个列表的成员。尽管我们可以修改Location类，向它加上必要的数据和方法，使得它能够具有与链表相关的能力，但是，此处，我们不这么做。有三个原因，导致我们不按照这种方式来修改Location 类：

• •.对于Location 这个抽象来说，没有任何特性使得它应当成为某个由Location组成的列表的成员。于是，对Location 类进行修改的话，将会削弱这个类所对应的抽象概念。

• •.这些附加的方法和数据，将会成为所有的Location 对象的负担，而无论它们是否真的需要这些东西。于是，对Location 类进行修改的话，将会在大量的场景下降低Location 对象的效率。在最坏的情况下，那些并不需要使用由Location组成的列表的应用程序，将无法从我们向Location 类加入的列表机制中获取任何好处。

• •.这种实现方式，并不总是可行的。在某些情况下，我们想要放入列表中的对象，它们所对应的类无法被修改。例如，这个类是某个库中的类，是由某个软件开发厂商提供的，而其对应的源代码并未提供，因而无法修改。

既然不打算通过修改Location 类的方式来加入链表特性的话，我们就会采用另一种手段，在不修改Location 类的情况下，实现由Location 对象组成的列表。

PolyShape 类中所使用的链表技术，依赖于一个辅助类，即，LocationNode 类。LocationNode类，提供了一种能力，可以用来构造一个由Location 对象组成的链表。下图展示了，一个PolyShape对象、多个LocationNode对象和多个Location对象之间的关系。正如图中所展示的那样，每个LocationNode对象，都包含着一个指针(其内容（contents）)，该指针用于标识那个与本LocationNode 对象所配对的Location 对象。同时，这个LocationNode对象，还包含着另外一个指针(下一个（next）)，该指针用于标识这个由LocationNode组成的列表中的下一个(如果有的话)LocationNode。在每个LocationNode 中，由这两个指针组合起来完成工作，通过使用next 指针，提供一种构造列表的能力，通过使用contents 指针，提供一种表示Location 对象的能力。

PolyShape 、 LocationNode 和 Location对象之间 的关系

正如上图以及PolyShape 类的定义中所展示的那样，每个PolyShape 对象，都维护着两个指针，即为head 和tail，它们表示由LocationNode所组成的链表中的第一个和最后一个元素。

以下展示LocationNode 类的代码。注意，在实现LocationNode 类的过程中，无需对Location 类进行任何修改。于是，通过对LocationNode 类的设计，就避免了之前所说的那三个问题。

注意，在LocationNode 类的析构函数中，会删除由这个LocationNode 自身的contents 指针所指向的Location 那个对象。另外，也需注意，并未对LocationNode 中的next 指针做任何操作。

PolyShape 类的Mark和Draw方法，会对由LocationNode组成的链表进行操作，如以下代码所示。Mark方法，会使用 PolyShape 的当前位置来创建一个新的Location 对象，然后，创建一个新的LocationNode 对象，让它的contents 指向刚才创建的那个Location 对象，然后，将刚才创建的LocationNode 添加到由LocationNode组成的链表的末尾。

在Draw方法中，会使用Canvas 类的DrawLine 方法来绘制一系列的线段。每条线段，都会连接着从LocationNode链表中取出的两个相邻的Location 对象。以下展示Mark 和Draw 方法的代码。

在动态聚合中，析构函数，扮演着一个重要角色，它会确保，在这个外层包装（聚合）对象的生命周期中动态创建的子对象，被正确地回收。在PolyShape 对象的析构函数中，必须对该个PolyShape 对象的链表中包含的所有动态创建的LocationNode 和Location 对象进行析构。PolyShape 类的析构函数如下所示。

PolyShape类的析构函数，会进行一个列表遍历，并依次析构它所遍历到的每个LocationNode。注意，当LocationNode 对象被析构时，会附带析构掉它所指向的Location 对象。因此，PolyShape会直接地析构掉所有的LocationNode 对象，并间接地析构掉所有的Location 对象。

任务

1. 1.修改LocationNode 和PolyShape 类的析构函数，改成如下形式。给出解释，为何这砣代码能够正确地析构掉PolyShape 中的所有LocationNode 和Location 对象。

1. 2.利用本节中说明的链表技术，定义及实现一个针对Message 对象的链表，要求不要对Message 类的代码做任何修改。以下给出MessageList 类接口的部分规范。在MessageList::Draw 方法中，应当依次调用它的列表中每个Message 对象的Message::Draw 方法。同样地，对于MessageList::Clear 方法，也是如此。在MessageList 类的析构函数中，不应当析构掉那些Message 对象，而应当析构掉所有由MessageList 类创建的动态结构。

续杯