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C++如何在类中实现组合与聚合关系

P粉602998670

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发布时间:2025-09-11 10:13:01

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来源于php中文网

原创

组合表示强拥有关系,成员对象生命周期由容器控制,如Car包含Engine;聚合表示弱拥有关系,成员对象可独立存在,如Person引用外部Job。

c++如何在类中实现组合与聚合关系

在C++中,组合(Composition)和聚合(Aggregation)都是“has-a”关系的体现,表示一个类包含另一个类的对象作为其成员。它们的区别在于生命周期的管理:组合表示强拥有关系,成员对象的生命周期由容器类控制;而聚合表示弱拥有关系,成员对象可以独立存在。

组合关系的实现

组合意味着类的实例“包含”另一个类的实例,并在其创建时构造,在销毁时自动销毁。通常通过直接定义成员对象或使用智能指针来实现。

关键点: 成员对象是类的一部分,不能共享,随外层对象一同创建和销毁。

示例:

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假设有一个

Engine
类,被
Car
类组合:

class Engine {
public:
    Engine() { /* 初始化引擎 */ }
    void start() { /* 启动引擎 */ }
};

class Car { private: Engine engine; // 组合:Car 拥有 Engine public: Car() { / engine 自动构造 / } void start() { engine.start(); } }; // Car 销毁时,engine 也会自动销毁

在这个例子中,

Engine
Car
的一部分,不能被多个
Car
共享,生命周期完全由
Car
控制。

聚合关系的实现

聚合表示类之间是“使用”关系,成员对象在外部创建,类只保存其引用或指针,不负责其生命周期。

关键点: 被包含对象可以独立存在,可以被多个对象共享。

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示例:

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假设

Person
持有对
Job
的引用,但
Job
可以在其他地方创建和管理:

class Job {
public:
    std::string title;
    Job(const std::string& t) : title(t) {}
};

class Person { private: Job job; // 聚合:Person 使用 Job,但不拥有它 public: Person(Job j) : job(j) {} // 外部传入 Job 对象 void showJob() { if (job) std::cout << job->title; } };

使用方式:

Job softwareDev("Software Developer");
Person alice(&softwareDev);  // Person 引用外部 Job

这里

Person
不负责
Job
的创建和销毁,
Job
可以被多个
Person
共用,体现了聚合关系。

如何选择组合还是聚合?

根据对象生命周期和所有权来决定:

  • 如果成员对象专属于该类,且生命周期一致,使用组合(直接定义对象或使用
    std::unique_ptr
    )。
  • 如果成员对象是外部管理的,可能被共享,使用聚合(使用指针或引用)。

也可以用

std::shared_ptr
实现共享所有权的中间情况,介于组合与聚合之间。

基本上就这些。组合强调“整体-部分”且生命周期一致,聚合强调“使用但不拥有”。在设计类时,明确对象关系有助于写出更清晰、安全的代码。

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