2020-C++高级程序设计-C++ 继承

继承

1. 继承机制

  1. 基于目标代码的复用
  2. 对事物进行分类
    1. 派生类是基类的具体化
    2. 把事务(概念)以层次结构表示出来,有利于描述和解决问题
  3. 增量开发(面向接口编程)

2. 单继承

  1. protected:
    1. 如果没有继承的话,protected和private是相同的
    2. 派生类可以访问基类中protected的属性的成员。
    3. 派生类不可以访问基类中的对象的protected的属性。
    4. 派生类含有基类的所有成员变量

2.1. 核心代码示例

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class Student {
int id;//id在Undergraduated_Student中仍然是私有的
public:
char nickname[16];
void set_ID (int x) {id = x;}
void SetNickName (char *s) {strcpy (nickname,s);}
void showInfo () {cout << nickname << ":" << id << endl ;}
void showInfo(int x){cout << x << endl;}
};
class Undergraduated_Student: public Student {
int dept_no;//学院编号
public:
void setDeptNo(int x){dept_no = x;}
void showInfo(){cout << dept_no << ":" << nickname << endl;}
void set_ID (int x) {……}
void showInfo(){
cout << dept_no << ":" << nickname << endl;
}
private:
Student::nickname;//这样在才能修改可见性
void SetNickName();//新定义了一个private方法,父类对应方法被隐藏
};
Undergraduated_Student us;
us.showInfo(10);//可以吗?不可以,因为是新的名空间,重定义后面的名空间访问不到

2.2. 继承方式

  1. public、private:访问权限只和基类中的访问权限有关

2.2.1. public

  1. public:class Undergraduated_Student: public Student
  2. 原来的public是public,原来的private是private
  3. 如果没有特殊需要建议使用public

2.2.2. private

  1. private:原来所有的都是private,但是这个private是对于Undergraduate_Student大对象而言,所以他自己还是可以访问的。
  2. 默认的继承方式

2.2.3. protected

  1. 如果没有继承的话,protected和private是相同的
  2. 派生类可以访问基类中protected的属性的成员。
  3. 派生类不可以访问基类中的对象的protected的属性。
  4. 派生类含有基类的所有成员变量

2.3. 继承声明方式

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//错误声明
class Undergraduated_Student : public Student;//声明的时候是不用声明继承的
//正确声明
class Undergraduated_Student;

2.4. 基类和继承类的方法关系

2.4.1. 派生类中的showInfo()

  1. 派生类中的showInfo():Overwirtten 重写(绝对不是覆盖),隐藏基类的showInfo()函数
  2. 而并不是覆盖操作

2.4.2. 基类的showInfo()

  1. 如果基类中有一个void ShowInfo(int x):那么是不是从基类可以进行调用呢?
    1. 不可以(所有函数都被隐藏)
    2. 因为重定义将名空间进行了覆盖
  2. 父类中的所有的函数都不可见:但是我们可以通过指定名空间来完成访问:using Student::showInfo,所有的版本都可以见,这时候是重写。

2.4.3. 方法调用的顺序

  1. 首先在名空间中按照名称进行匹配
  2. 一旦名称匹配,则会校验函数参数
  3. 匹配不上是不会去别的名空间进行匹配(也就是不会去student那里去匹配)

2.5. 方法覆盖

  1. 我们需要指明覆盖:virtual:在对应想要重写的函数的前面写上一个virtual
  2. 虚函数实现的是多态

2.6. 不可以被继承的部分

  1. 构造函数和析构函数是不可以被继承的:是对类进行初始化的,无法继承
  2. 运算符重载函数也是不可以被继承的

2.7. 访问权限的修改方法

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private:
Student::nickname;//char nickname[16];语法上没问题,没有将原来的nickname变为私有的
void SetNickName();//新定义了一个private方法,父类对应方法被隐藏
  1. 声明char nickname[16];并没有修改可变性,语法无误,语义不对;

3. 继承的初始化

  1. 派生类对象的初始化
    • 由基类和派生类共同完成
  2. 构造函数的执行次序
    1. 基类的构造函数
    2. 派生类对象成员类的构造函数(注意!)
    3. 派生类的构造函数
  3. 析构函数的执行次序(与构造函数执行顺序相反)
    1. 派生类的析构函数
    2. 派生类对象成员类的析构函数
    3. 基类的析构函数
  4. 基类构造函数的调用
    • 缺省执行基类默认构造函数
    • 如果要执行基类的非默认构造函数,则必须在派生类构造函数的成员初始化表中指出
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//测试执行和析构顺序
class A{
int x;
public:
A() {x = 0; }
A(int i) { x = i; }
};
class B: public A
{ int y;
public:
B(){y = 0;}
B(int i) {y = i;}
B(int i, int j):A(i){
//成员初始化表中显式调用基类构造函数
y = j;
}
B(const B& b){//拷贝构造
//首先调用A的默认初始化构造函数
//如果想要调用对应拷贝构造函数,必须用成员初始化表声明
//拷贝构造函数
}
};
B b1;//执行A::A()和B::B()
B b2(1);//执行A::A()和B::B(int)
B b3(0,1);//执行A::A(int)和B::B(int,int)
class B: public A{
public:
//继承下来多版本的构造函数
using A::A; //继承A的构造函数
}

4. 多继承

4.1. 定义

  1. 定义
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class <派生类名>:[<继承方式>] <基类名1>
[<继承方式>] <基类名2>,…
{〈成员表〉}
  1. Java不允许多继承,是因为多继承非常复杂。
  2. 继承方式:默认是private的继承方式:public、private 、protected
  3. 继承方式及访问控制的规定同单继承:重复进行继承
  4. 派生类拥有所有基类的所有成员

  • 可以睡的沙发:继承sofa和Bed
  • setWeight重名:两个基类有相同部分,我们会拆分基类

  • 之后我们拆分出来setWeigth()(Base Class Decomposition)

  • 形成菱形结构:还有问题,Weigth变量依旧在,已然有两个Weigth部分
  • 解决方案:虚继承

4.2. 基类声明顺序(初始化顺序)

  1. 基类的声明次序决定:
    1. 对基类构造函数/析构函数的调用次序(顶部基类,同层基类按照声明顺序) 上图中就是 ABCD的顺序
    2. 对基类数据成员的存储安排
  2. 析构函数正好相反

4.2.1. 名冲突

  1. <基类名>::<基类成员名>
  2. 成交变量和成员函数的重名问题:在上图中,D中会有B和C的x
  3. 问题:每次setWeight到底是设置谁的?

4.2.2. 虚基类

  1. 如果直接基类有公共的基类,则该公共基类中的成员变量在多继承的派生类中有个副本
  2. 如果有一个公共的虚基类,则成员变量只有个副本
  3. 类D有两个x成员,B::x,C::x
  4. 虚继承:保留一个虚指针
    1. 虚指针指向A
    2. 可以认为是一个组合关系
  5. 合并
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class A;
class B: virtual public A;
class C: public virtual A;
//public virtual 和 virtual public是一致的
class D: B, C;

4.2.3. 虚基类注意

  1. 虚基类的构造函数由最新派生出的类的构造函数调用
    1. 原来是B构造一份A,C构造一个A
    2. 而现在是由D调用A的构造函数,在D的时候先调用A的构造函数,在B和C的时候不在调用A的构造函数,而只是存放指针
  2. 虚基类的构造函数优先非虚基类的构造函数执行
  3. 如果有两个基类,两个类有一个相同名称的虚函数,比如B和C都有一个同名的虚函数,到底怎么做?不做要求

4.2.4. 多继承理解

  • 通过VS的c++命令行中选择打印一些参数
  • Ex:/d1 reportAllClassLayout,可以看到所有类的布局如下

  • 下图是一个逻辑上的理解:会有多个虚函数表

  • 构造D,将B的v3覆盖
  • 之后在第一个A上面直接添加一个虚函数表中的记录
  • 可以分开覆盖,也可以各自覆盖

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作者
SpriCoder
发布于
2020年7月1日
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