C++ UML Tips

在UML类图中,类与类之间有几种常见关系:依赖、关联、聚合、组合、泛化。

1、依赖（Dependency）

依赖是一种很有用的关系，它用来表述一个类A“use”了另一个类B。A可以是通过任何方式“use”类B，如：

1）A的成员函数的返回值为B；

2）A的成员函数使用B作为函数参数；

3）A的成员函数的内部实现使用了B；

依赖关系通常使用虚线箭头“---->”表示，箭头指向被“use”的类。

在C++代码中，依赖关系是这样对应的：

class A
{
    public:
B returns_a_B();
void has_a_B_argument(B);
void has_a_B_in_its_implementation();
};
A::void has_a_B_in_its_implementation(){ B b; }

2、关联（Association）

关联可以表述成一个类“知道”另一个类。如何“知道”呢？在C++中，类A“知道”类B一般是通过指针实现的（也可以使用引用或者值），即类A有一个成员变量是指向B的指针（或者引用、值）。

关联可以分为双向关联、单向关联、自身关联。

1）双向关联

双向关联A-B：双方都“知道”对方，都可以调用对方的公共属性和方法。

对应的C++代码为：

class A {
    public:
        B* pB;
};
class B {
    public:
        A* pA;
};

2）单向关联

单向关联A->B：表示A“知道”B，A可以调用B的公共属性和方法。没有生命周期的依赖。

对应的C++代码为：

class A {
    public:
        B* pB;
};
class B {
};

3）自身关联

自身关联：自己引用自己，这个在链表中非常常见。

可以看到，上面的Object类，就是一个自身关联的应用，它有一个自己指向自己的指针，用来实现链表。

对应的C++代码为： 

class Object {
    public:
        int data;
        Object* next;
};
class ObjectList {
    public:
        Object* first;
        ObjectList();
        void insert(Object* obj);
        void print() const;
};

3、聚合（Aggregation）和组合（Composition）

聚合和组合都是用在表述整体-部分关系的时候，二者只是在生命周期问题上有差异。

1）聚合通常可以理解成“has a”关系。如果类A聚合类B，那么类A“has a”类B，同时，在A的生命周期结束后类B必须依然存在或者有意义。比如房间有一张桌子，那么房间和桌子的关系就是聚合：即使房间没有了，那张桌子还是存在的，桌子是可以脱离房间而存在的。

对应的C++代码： 

class Table {

};
class Room {
    public:
    Table aTable;
};

2）组合通常可以理解为“is a part of”。和聚合不同的是，如果类A组合类B，那么当A生命周期结束后，类B也随之结束，也就是说B不能脱离类A而存在。就如同鸟都有两只翅膀一样，当鸟消失了，翅膀也随之不存在了。

对应的C++代码：

class Wing {

};
class Bird{
    public:
        Wing leftWing;
        Wing rightWing;
};

可以发现，如果单纯从C++代码来看，聚合关系和组合关系没有什么不同，要区分聚合和组合，只能从语义分析。

补充：

组合关系还有另一层含义：“is a”。不过这种含义，仅仅用来角色方面，即“is a”角色。比如一个人，是丈夫角色。那也可以看做组合；手机可以看做“Camera”、“Music Player”等。

从上图我们可以看出，Battery和Smart Phone是聚合关系，因为电池是手机的一部分，但是电池可以脱离手机而存在。而IMEI Number和Smart Phone是组合关系，一般情况下一个Smart Phone只有一个IMEI Number,手机消失后，IMEI跟着消失。而我们知道现在的手机可以拍照、上网、播放音乐，因此手机可以扮演相机、web冲浪、音乐播放器的角色，所以Smart phone和Camera、Web Browser、Music Player是组合的关系。

4、泛化（Realization）

泛化关系也被常用作继承（inherit）关系，是用来表述“Is-a”这种关系的，比如Car和Police-Car的关系，Police-Car “is a” Car。

对应的C++代码为： 

class Car {

};

class Police_Car{

};