C++通过例子理解封装、继承、多态（一）

XingYeKM.2024-07-06 18:42

要求

cpp 复制代码 
class CFileBase
{
public:
	CFileBase() {};
	virtual ~CFileBase() {};

public:
	virtual void Close() = 0;
	virtual long ReadEx(void* pBuf, long iSize) = 0;
	virtual long WriteEx(const void* pBuf, long iSize) = 0;
	virtual long Seek(long offset, int whence) = 0;
	virtual long GetLength() = 0;
	virtual BOOL Truncate(long nFileSize) = 0;	//截断文件, 不支持加长
	virtual long GetPosition() = 0;
	//virtual BOOL IsEOF() = 0;
	//virtual int  OutString(const char* fmt, ...) = 0; // 返回写入的字节数
	
public:
	long SeekToBegin() { return Seek(0, SEEK_SET); }
	long SeekToEnd() { return Seek(0, SEEK_END); }
	BOOL Read(void* pBuf, long iSize) { return ReadEx(pBuf, iSize) == iSize; }
	BOOL Write(const void* pBuf, long iSize) { return WriteEx(pBuf, iSize) == iSize; } // 要么全部写进去，要么都不写进去
	char* GetLine(char* pBuf, int iBufSize);  // 返回NULL表示文件结束
	BOOL TruncateEnd() { return Truncate(GetPosition()); }	// 从当前读写位置截断文件
};

//要求，根据上述封装的文件基类派生两种不同类型的文件操作：
//磁盘文件类和内存文件类，实现不同的接口
//内存文件由链表构成，长度可动态增加

要求使用该文件基类派生出两种文件操作类：磁盘文件和内存文件，其中内存文件由链表构成，长度可动态增加。我们先从较为简单的磁盘文件类开始。

磁盘文件类的编写

核心部分的函数都是虚函数，在派生类中定义，通过调用父类的public函数来使用这些虚函数，在子类继承后，这些虚函数被重写，在不同的子类里有不同的定义。因此，派生的磁盘文件类如下：

cpp 复制代码 
class CDiskFile : public CFileBase
{
public:
	CDiskFile();
	virtual ~CDiskFile();

public:
	virtual void Close();
	virtual long ReadEx(void* pBuf, long iSize);
	virtual long WriteEx(const void* pBuf, long iSize);
	virtual long Seek(long offset, int whence);
	virtual long GetLength();
	virtual long GetPosition();
	virtual BOOL Truncate(long nFileSize);	//截断文件, 不支持加长
	
public:
	BOOL Open(const char* filename);

protected:
	FILE* m_pFile;
};

首先由于磁盘文件多了一个open的操作，因此在子类中定义一个open函数，其余函数都是虚函数。定义一个protected类型的文件指针，用于指向open的文件，同时不允许类外访问该指针。函数内对该指针的操作在类外是不可见的，这也是c++类的封装特性。

open与close函数

open函数的作用是打开指定文件，初始化文件指针。close则是关闭该文件，并反初始化文件指针。

打开文件函数原型如下：

cpp 复制代码 
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

filename即为文件名 例如 "./test.txt"

mode为文件的打开模式，可选项如下：

mode 功能
r 以只读方式打开返回FILE*指针，文件必须存在，不存在时返回NULL
r+ 以读写方式打开，返回文件指针，文件必须存在，否则返回NULL
rb+ 以 读写的方式 打开 二进制文件，返回文件指针，文件必须存在，否则返回NULL
rw+ 以读写方式打开文本文件，返回文件指针，文件必须存在，否则返回NULL 每次写入时，都将文件清空，从头写。
w 以写的方式打开文件 ，文件不存在则创建文件 每次写入时，都将文件清空，从头写。
w+ 以读写的方式打开文件 ，文件不存在则创建文件 每次写入时，都将文件清空，从头写。
a 追加写入方式打开文件，文件不存在则创建文件。 内容会被追加至文件末尾，不清空文件
a+ 追加读写方式打开文件，文件不存在则创建文件。 内容会被追加至文件末尾，不清空文件

另外，b选项可以与其他选项任意组合，例如：ab，wb等。

关闭文件函数原型如下：

cpp 复制代码 
int fclose(FILE *stream)

stream：文件指针

如果关闭成功，返回0 否则返回-1

用以上两个函数写出磁盘文件类的打开/关闭文件函数

打开：

cpp 复制代码 
/* 
	打开文件
	返回值：
		ture：成功
		false：失败
*/
BOOL CDiskFile::Open(const char* filename)
{
	m_pFile = fopen(filename, "a+");
	if (m_pFile == NULL)
	{
		return false;
	}
	return true;
}

关闭：

cpp 复制代码 
/* 关闭文件 */
void CDiskFile::Close()
{
	fclose(m_pFile);
	m_pFile = NULL;
}

关闭文件函数内除了使用fclose函数，还需要将文件指针置NULL

构造函数和析构函数

磁盘文件类的构造函数只需要初始化类中的文件指针：

cpp 复制代码 
CDiskFile::CDiskFile()
{
	m_pFile = NULL;
}

析构函数用于关闭文件：

cpp 复制代码 
CDiskFile::~CDiskFile()
{
	Close();
}

读写函数

cpp 复制代码 
/*
	读取文件内容
	pBuf：缓冲区指针
	iSize：读取大小，单位字节
	返回值：
			实际读取字节
*/
long CDiskFile::ReadEx(void* pBuf, long iSize)
{
	size_t irSize = 0;
	irSize = fread(pBuf, sizeof(char), iSize, m_pFile);
	return (long)irSize;
}

/*
	写入内容到文件
	pBuf：缓冲区指针
	iSize：写入大小，单位字节
	返回值
		实际写入字节
*/
long CDiskFile::WriteEx(const void* pBuf, long iSize)
{
	size_t	iwSize;
	iwSize = fwrite(pBuf, sizeof(char), iSize, m_pFile);
	return (long)iwSize;
}

用到了fread和fwrite函数原型分别如下：

cpp 复制代码 
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
  • ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。
  • size -- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
  • nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
  • stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。
cpp 复制代码 
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
  • ptr -- 这是指向要被写入的元素数组的指针。
  • size -- 这是要被写入的每个元素的大小，以字节为单位。
  • nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
  • stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。

返回值均为实际写入数据单元个数，数据单元大小由size指定，这里都指定为char，即一个字节大小。

Seek函数

cpp 复制代码 
/* 
	设置文件内部指针位置
	offset ：偏移量
	whence：取值为 SEEK_SET  SEEK_END SEEK_CUR
	返回值：
			1 成功
			0 失败
*/
long CDiskFile::Seek(long offset, int whence)
{	
	int iflag;
	iflag = fseek(m_pFile, offset, whence);
	if (iflag != 0)
	{
		return 0;
	}

	return 1;
}

用到了fseek函数原型如下；

cpp 复制代码 
int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)
  • stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
  • offset -- 这是相对 whence 的偏移量，以字节为单位。
  • whence -- 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。它一般指定为下列常量之一：
常量 含义
SEEK_SET 文件的开头
SEEK_CUR 文件指针当前位置
SEEK_END 文件的结尾

注意，offset可以为负数，表示往前偏移

GetPosition函数

cpp 复制代码 
/*
	获取当前文件指针的位置
	返回值：
		从文件头到当前指针位置的偏移 单位为字节
*/
long CDiskFile::GetPosition()
{
	long iPos;
	iPos = ftell(m_pFile);
	return iPos;
}

使用ftell函数即可获取文件指针的当前位置

cpp 复制代码 
long int ftell(FILE *stream)

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流

该函数返回位置标识符的当前值即距离文件开头多少字节。如果发生错误，则返回 -1L，全局变量 errno 被设置为一个正值。

GetLength函数

cpp 复制代码 
/*
	获取文件长度
	返回值：
		文件长度，单位字节
*/
long CDiskFile::GetLength()
{
	long iPreSize;
	iPreSize = GetPosition(); //记录当前指针位置 单位为字节

	long iSize;
	SeekToEnd();
	iSize = ftell(m_pFile);

	Seek(iPreSize, SEEK_SET);//恢复

	return iSize;
}

也是利用ftell函数，先记录当前指针，然后把指针移到文件最后，使用ftell即可获取文件长度。最后把指针恢复到当前位置。

截断函数

cpp 复制代码 
/*
	截断文件
	返回值：
		1 成功
		0 失败
*/
BOOL CDiskFile::Truncate(long nFileSize)
{
	if(!Seek(nFileSize, SEEK_SET))
	{ 
		return 0;
	}

	//const char* pszEof = EOF;
	if (!Write((char*)EOF, 1))
	{
		return 0;
	}

	return 1;
}

截断函数非常简单，在指定位置写入一个EOF即可。

磁盘文件类的完整代码

CDiskFile.h：

cpp 复制代码 
#ifndef _CDISKFILE_H_
#define _CDISKFILE_H_
#include "CFileBase.h"

class CDiskFile : public CFileBase
{
public:
	CDiskFile();
	virtual ~CDiskFile();

public:
	virtual void Close();
	virtual long ReadEx(void* pBuf, long iSize);
	virtual long WriteEx(const void* pBuf, long iSize);
	virtual long Seek(long offset, int whence);
	virtual long GetLength();
	virtual long GetPosition();
	virtual BOOL Truncate(long nFileSize);	//截断文件, 不支持加长
	
public:
	BOOL Open(const char* filename);

protected:
	FILE* m_pFile;
};

#endif // _CDISKFILE_H_

CDiskFile.cpp：

cpp 复制代码 
/* CDiskFile.cpp : Operation of DiskFile */
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "CDiskFile.h"

/* 
	打开文件
	返回值：
		ture：成功
		false：失败
*/
BOOL CDiskFile::Open(const char* filename)
{
	m_pFile = fopen(filename, "a+");
	if (m_pFile == NULL)
	{
		return false;
	}
	return true;
}

/* 关闭文件 */
void CDiskFile::Close()
{
	fclose(m_pFile);
	m_pFile = NULL;
}

/* 
	设置文件内部指针位置
	offset ：偏移量
	whence：取值为 SEEK_SET  SEEK_END SEEK_CUR
	返回值：
			1 成功
			0 失败
*/
long CDiskFile::Seek(long offset, int whence)
{	
	int iflag;
	iflag = fseek(m_pFile, offset, whence);
	if (iflag != 0)
	{
		return 0;
	}

	return 1;
}

/*
	读取文件内容
	pBuf：缓冲区指针
	iSize：读取大小，单位字节
	返回值：
			实际读取字节
*/
long CDiskFile::ReadEx(void* pBuf, long iSize)
{
	size_t irSize = 0;
	irSize = fread(pBuf, sizeof(char), iSize, m_pFile);
	return (long)irSize;
}

/*
	写入内容到文件
	pBuf：缓冲区指针
	iSize：写入大小，单位字节
	返回值
		实际写入字节
*/
long CDiskFile::WriteEx(const void* pBuf, long iSize)
{
	size_t	iwSize;
	iwSize = fwrite(pBuf, sizeof(char), iSize, m_pFile);
	return (long)iwSize;
}

/*
	获取当前文件指针的位置
	返回值：
		从文件头到当前指针位置的偏移 单位为字节
*/
long CDiskFile::GetPosition()
{
	long iPos;
	iPos = ftell(m_pFile);
	return iPos;
}

/*
	获取文件长度
	返回值：
		文件长度，单位字节
*/
long CDiskFile::GetLength()
{
	long iPreSize;
	iPreSize = GetPosition(); //记录当前指针位置 单位为字节

	long iSize;
	SeekToEnd();
	iSize = ftell(m_pFile);

	Seek(iPreSize, SEEK_SET);//恢复

	return iSize;
}

/*
	截断文件
	返回值：
		1 成功
		0 失败
*/
BOOL CDiskFile::Truncate(long nFileSize)
{
	if(!Seek(nFileSize, SEEK_SET))
	{ 
		return 0;
	}

	//const char* pszEof = EOF;
	if (!Write((char*)EOF, 1))
	{
		return 0;
	}

	return 1;
}

CDiskFile::CDiskFile()
{
	m_pFile = NULL;
}

CDiskFile::~CDiskFile()
{
	Close();
}
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