VC 開發經驗談（二）：幾何元素類別架構設計與 STL 應用

AutoCAD SHX 字型輪廓由圓弧與多段線組成，兩者共享「繪圖」等共同行為。本文展示如何抽象基類、封裝三維點、善用 STL list 建立可擴充的幾何元素類別體系。

一、三維點結構與封裝類別

struct MYXYZ { double x, y, z; };

class CMyXYZ : public MYXYZ {
public:
    CMyXYZ() : x(0), y(0), z(0) {}
    CMyXYZ(const MYXYZ& xyz) : x(xyz.x), y(xyz.y), z(xyz.z) {}
    CMyXYZ(double x_, double y_, double z_) : x(x_), y(y_), z(z_) {}
    virtual ~CMyXYZ() {}
    operator MYXYZ() const { return *this; }
    const CMyXYZ& operator=(const MYXYZ& xyz) { x=xyz.x; y=xyz.y; z=xyz.z; return *this; }
};

設計考量：

• 繼承 MYXYZ 而非組合，因為「是一個」關係成立，且可直接傳遞給需 MYXYZ* 的 C API。
• 多重建構子支援：預設、拷貝、三參數、隱性轉換、指派運算子。
• 使用 double 儲存座標，預留三維擴充空間。

二、幾何元素抽象基類

class CMyBase {
protected:
    CMyBase() {} // 防止直接實例化
public:
    virtual int GetType() = 0;          // 回傳 ISARC/ISPOLYLN/ISSHAPE
    virtual int Draw(long lDevice) = 0; // lDevice = (long)HDC
    virtual ~CMyBase() {}
};

• protected 建構子強制衍生類使用。
• 純虛函式確保所有衍生類實作型別查詢與繪圖。
• long lDevice 而非 HDC/CDC*，降低平台耦合。

三、STL list 管理多段線頂點

#pragma warning(disable:4786 4251 4273)
#include <list>
using namespace std;
typedef list<MYXYZ*> MYPOLYLN; // 存指標：避免拷貝、支援多型、插入刪除 O(1)

class CMyPolyLn : public CMyBase {
public:
    CMyPolyLn() { m_PolyLn.clear(); }
    virtual int GetType() { return ISPOLYLN; }
    virtual int AddPoint(MYXYZ* pxyz) {
        m_PolyLn.insert(m_PolyLn.end(), new MYXYZ(*pxyz));
        return 0;
    }
    virtual int Draw(long lDevice) { /* 實作見下篇 */ }
    virtual ~CMyPolyLn() {
        for (auto p : m_PolyLn) delete p;
        m_PolyLn.clear();
    }
    MYPOLYLN m_PolyLn;
};

list 選擇理由：頂點頻繁尾端新增、中間插入刪除、順序遍歷繪圖，list 符合所有需求且迭代器穩定。

四、完整類別宣告

#define ISARC 1
#define ISPOLYLN 2
#define ISSHAPE 3

class CMyArc : public CMyBase {
public:
    CMyArc(MYXYZ pc, MYXYZ ps, MYXYZ pe) : m_pc(pc), m_ps(ps), m_pe(pe) {}
    CMyArc() {}
    virtual int GetType() { return ISARC; }
    virtual int Draw(long lDevice); // 實作見下篇
    virtual ~CMyArc() {}
    MYXYZ m_pc, m_ps, m_pe; // 圓心、起點、終點
};

typedef list<MYXYZ*> MYPOLYLN;

class CMyPolyLn : public CMyBase {
public:
    CMyPolyLn() { m_PolyLn.clear(); }
    virtual int GetType() { return ISPOLYLN; }
    virtual int AddPoint(MYXYZ* pxyz);
    virtual int Draw(long lDevice);
    virtual ~CMyPolyLn();
    MYPOLYLN m_PolyLn;
};

class CShape : public CMyBase { // Composite Pattern: 形狀 = 幾何元素集合
public:
    CShape() { m_List.clear(); }
    virtual int GetType() { return ISSHAPE; }
    virtual int Draw(long lDevice);
    virtual ~CShape();
    list<CMyBase*> m_List; // 存基類指標，支援異質容器
};

五、關鍵設計模式應用

六、常見 STL 陷阱與對策

• 指標擁有權模糊：明確規定「容器擁有指標，負責 delete」，析構函式必須遍歷釋放。
• 跨 DLL 邊界傳遞 STL 容器：嚴禁。EXE/DLL 各自有獨立 STL 實例。改用介面傳遞迭代器或複製資料至純 C 陣列。
• 匯出警告 C4251/4273：加上 #pragma warning(disable:4786 4251 4273) 或將 STL 成員移至 private 並提供存取函式。

七、下一步預告

下篇將給出 CMyArc::Draw、CMyPolyLn::Draw、CShape::Draw 完整實作、主程式測試碼，並深入解決跨 DLL new/delete 記憶體管理難題。