第5章+继承与派生.ppt

1、第五章 继承与派生,5.1 单一继承 5.2 多重继承 5.3 虚基类 5.4 类模板 5.5 应用举例,继承与派生问题举例,类的继承与派生,继承与派生问题举例,类的继承与派生,类的继承与派生,保持已有类的特性而构造新类的过程称为继承。 在已有类的基础上新增自己的特性而产生新类的过程称为派生。 被继承的已有类称为基类（或父类或超类）。 派生出的新类称为派生类。,继承与派生的目的,继承的目的：实现代码重用。 派生的目的：当新的问题出现，原有程序无法解决（或不能完全解决）时，需要对原有程序进行改造。,类的继承与派生,派生类的声明,class 派生类名：继承方式 基类名 成员声明； ;,类的继承与派

2、生,派生类的定义举例,class vehicle / 定义基类vehicle public: / 公有函数成员void vehicle(int in_wheels,float in_weight); int get_wheels(); / 取车轮数float get_weight(); / 取汽车重量float wheelloading(); / 车轮承重 private: / 私有数据成员int wheels; / 车轮数float weight; / 表示汽车承重 ;,class truck:public vehicle / 定义派生类truck private: / 新增私有数据成员in

3、t passenger_load;float weight_load; public: void init_truck(int,float);int passengers();float weight_loads(); ;,派生新类的过程,吸收基类成员，改造基类成员和添加新的成员 (1) 吸收基类成员吸收基类成员就是一个重用的过程 (2) 改造基类成员 一是依靠派生类的继承方式来控制基类成员的访问. 二是对基类数据成员或成员函数的覆盖，即在派生类中定义一个和基类数据成员或成员函数同名的成员，由于作用域不同，产生成员覆盖。,(3) 添加新的成员,继承与派生机制的核心是在派生类中加入新的成员，程序

4、员可以根据实际情况的需要，给派生类添加适当的数据成员和成员函数，来实现必要的新功能。 在派生的过程中，基类的构造函数和析构函数是不能被继承下来的。,继承方式,不同继承方式的影响主要体现在： 派生类成员对基类成员的访问权限 派生类对象对基类成员的访问权限 三种继承方式 公有继承 私有继承 保护继承,类成员的访问控制,缺省情况下是私有private继承,公有继承,公有继承方式创建的派生类对基类各种成员访问权限如下： (1) 基类公有成员相当于派生类的公有成员，即派生类可以象访问自身公有成员一样访问从基类继承的公有成员。 (2) 基类保护成员相当于派生类的保护成员，即派生类可以象访问自身的保护成员一

5、样，访问基类的保护成员。 (3) 对于基类的私有成员，派生类内部成员无法直接访问。派生类使用者也无法通过派生类对象直接访问。,公有继承(public),基类的public和protected成员的访问属性在派生类中保持不变，但基类的private成员不可直接访问。 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。 通过派生类的对象只能访问基类的public成员。,类成员的访问控制,例: 公有继承举例,class Point /基类Point类的声明 public: /公有函数成员void InitP(float xx=0, f

6、loat yy=0)X=xx;Y=yy;void Move(float xOff, float yOff)X+=xOff;Y+=yOff;float GetX() return X;float GetY() return Y; private: /私有数据成员float X,Y; ;,类成员的访问控制,class Rectangle: public Point /派生类声明 public: /新增公有函数成员void InitR(float x, float y, float w, float h)InitP(x,y);W=w;H=h;/调用基类公有成员函数float GetH() retur

7、n H;float GetW() return W; private: /新增私有数据成员float W,H; ;,14,#include #include using namecpace std; int main() Rectangle rect;rect.InitR(2,3,20,10);rect.Move(3,2); /通过派生类对象访问基类公有成员coutrect.GetX(),rect.GetY(),rect.GetH(),rect.GetW()endl;return 0; ,15,例5-1公有继承,私有继承(private),基类的public和protected成员都以priv

8、ate身份出现在派生类中,派生类只能通过自身的函数成员访问他们。但基类的private成员不可直接访问。派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。通过派生类的对象不能直接访问基类中的任何成员。,类成员的访问控制,例5-2 私有继承举例,class Rectangle: private Point /派生类声明 public: /新增外部接口void InitR(float x, float y, float w, float h)InitP(x,y);W=w;H=h; /访问基类公有成员void Move(float x

9、Off, float yOff) Point:Move(xOff,yOff);float GetX() return Point:GetX();float GetY() return Point:GetY();float GetH() return H;float GetW() return W; private: /新增私有数据float W,H; ;,类成员的访问控制,#include #include using namecpace std; int main() /通过派生类对象只能访问本类成员Rectangle rect;rect.InitR(2,3,20,10);rect.Move

10、(3,2);coutrect.GetX(), rect.GetY(),rect.GetH(),rect.GetW()endl;return 0; ,18,【例5.2】私有继承,保护继承(protected),基类的public和protected成员都以protected身份出现在派生类中，但基类的private成员不可直接访问。 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。 通过派生类的对象不能直接访问基类中的任何成员,类成员的访问控制,protected 成员的特点与作用,对建立其所在类对象的模块(水平访问)来说，它与

11、 private 成员的性质相同。 对于其派生类（垂直访问）来说，它与 public 成员的性质相同。 既实现了数据隐藏，又方便继承，实现代码重用。,类成员的访问控制,例5-3 protected 成员举例,class A protected:int x; int main() A a;a.x=5; /错误 ,类成员的访问控制,class A protected:int x; class B: public Apublic:void Function(); ; void B:Function() x=5; /正确 ,22,【例5.3】保护继承。,派生关系的特征：,不论是哪种继承方式，派生关系具

12、有下述特征： (1) 派生类没有独立性，即派生类不能脱离基类 而独立存在； (2) 派生类对其所继承的基类成员的可访问程度因继承方式的不同而不同； (3) 无论派生类对其所继承的基类成员能否直接访问，被继承的基类成员都是其成员。,类的继承方式,基类与派生类的对应关系,单继承 派生类只从一个基类派生。 多继承 派生类从多个基类派生。 多重派生 由一个基类派生出多个不同的派生类。 多层派生 派生类又作为基类，继续派生新的类。,单继承与多继承,多继承时派生类的声明,class 派生类名：继承方式1 基类名1， 继承方式2 基类名2，. 成员声明； 注意：每一个“继承方式”，只用于限制对紧随其后之基类

13、的继承。,单继承与多继承,多继承举例,class Apublic:void setA(int);void showA();private:int a; ; class Bpublic:void setB(int);void showB();,private:int b; ; class C : public A, private B public:void setC(int, int, int);void showC();private:int c; ;,单继承与多继承,void A:setA(int x) a=x; void B:setB(int x) b=x; void C:setC(in

14、t x, int y, int z) /派生类成员直接访问基类的/公有成员setA(x); setB(y); c=z; /其它函数实现略,int main() C obj;obj.setA(5);obj.showA();obj.setC(6,7,9);obj.showC(); / obj.setB(6); 错误 / obj.showB(); 错误return 0; ,28,继承时的构造函数,基类的构造函数不被继承，派生类中需要声明自己的构造函数。 声明构造函数时，只需要对本类中新增成员进行初始化，对继承来的基类成员的初始化，自动调用基类构造函数完成。 派生类的构造函数需要给基类的构造函数传递参

15、数,派生类的构造、析构函数,单一继承时的构造函数,派生类名:派生类名(基类所需的形参，本类成员所需的形参):基类名(参数表) 本类成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,说明：,(1) 派生类的构造函数名与派生类名相同。 (2) 参数表需要列出初始化基类数据、新增数据成员所需要的全部参数。 (3) 冒号之后，列出需要使用参数进行初始化的基类名参数表。 (4)在定义派生类对象时构造函数的执行顺序是先祖先（基类，调用顺序按照它们继承时说明的顺序），再客人（对象成员，调用顺序按照它们在类中说明的顺序），后自己（派生类本身）。,单一继承时的构造函数举例,#include using name

16、cpace std; class Bpublic:B();B(int i);B();void Print() ;private:int b; ;,派生类的构造、析构函数,B:B() b=0;cout“Bs default constructor called.“endl; B:B(int i) b=i;cout“Bs constructor called.“ endl; B:B() cout“Bs destructor called.“endl; void B:Print() coutbendl; ,33,class C:public B public:C();C(int i,int j);C

17、();void Print();private:int c; ;,34,C:C()/同时自动调用基类的缺省参数的构造函数:B() c=0;cout“Cs default constructor called.“endl; C:C(int i,int j):B(i) c=j;cout“Cs constructor called.“endl; C:C() cout“Cs destructor called.“endl; void C:Print() B:Print(); coutcendl; void main() C obj(5,6); obj.Print(); ,35,派生类与基类的构造函数,

18、当基类中声明有默认形式的构造函数或未声明构造函数时，派生类构造函数可以不向基类构造函数传递参数。 若基类中未声明构造函数，派生类中也可以不声明，全采用缺省形式构造函数。 当基类声明有带形参的构造函数时，派生类也应声明带形参的构造函数，并将参数传递给基类构造函数。,派生类的构造、析构函数,【例5.4】构造函数的调用顺序一,多继承时的构造函数,派生类名:派生类名(基类1形参，基类2形参，.基类n形参，本类形参):基类名1(参数), 基类名2(参数), .基类名n(参数) 本类成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,构造函数的调用次序,1 调用基类构造函数，调用顺序按照它们被继承时声明的顺

19、序（从左向右）。 2 调用成员对象的构造函数，调用顺序按照它们在类中声明的顺序。 3 派生类的构造函数体中的内容。,派生类的构造、析构函数,多继承且有内嵌对象时 的构造函数,派生类名:派生类名(基类1形参，基类2形参，.基类n形参，本类形参):基类名1(参数), 基类名2(参数), .基类名n(参数)，对象数据成员的初始化 本类成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,派生类构造函数举例,#include using namecpace std; class B1 /基类B1，构造函数有参数 public:B1(int i) cout“constructing B1 “iendl; ;

20、 class B2 /基类B2，构造函数有参数 public:B2(int j) cout“constructing B2 “jendl; ; class B3 /基类B3，构造函数无参数 public:B3()cout“constructing B3 *“endl; ;,class C: public B2, public B1, public B3 public: /派生类的公有成员C(int a, int b, int c, int d): B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B2(b) private: /派生类的私有对象成员B1 memberB1;B2 mem

21、berB2;B3 memberB3; ; void main() C obj(1,2,3,4); ,运行结果： constructing B2 2 constructing B1 1 constructing B3 * constructing B1 3 constructing B2 4 constructing B3 *,41,继承时的析构函数,析构函数也不被继承，派生类自行声明 声明方法与一般（无继承关系时）类的析构函数相同。 不需要显式地调用基类的析构函数，系统会自动隐式调用。 析构函数的调用次序与构造函数相反,先自己(派生类本身)，再客人(对象成员)，后祖先(基类) 。,【例5.7】

22、析构函数的调用顺序,派生类析构函数举例,#include using namecpace std; class B1 /基类B1声明 public:B1(int i) cout“constructing B1 “iendl;B1() cout“destructing B1 “endl; ; class B2 /基类B2声明 public:B2(int j) cout“constructing B2 “jendl; B2() cout“destructing B2 “endl; ; class B3 /基类B3声明 public:B3()cout“constructing B3 *“endl;B

23、3() cout“destructing B3 “endl; ;,class C: public B2, public B1, public B3 public:C(int a, int b, int c, int d):B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B2(b) private:B1 memberB1;B2 memberB2;B3 memberB3; ; void main() C obj(1,2,3,4); ,44,运行结果:constructing B2 2constructing B1 1constructing B3 *constructing B1 3c

24、onstructing B2 4constructing B3 * destructing B3 destructing B2 destructing B1 destructing B3 destructing B1 destructing B2,同名隐藏规则,当派生类与基类中有相同成员时： 若未强行指名，则通过派生类对象使用的是派生类中的同名成员。 如要通过派生类对象访问基类中被覆盖的同名成员，应使用基类名限定。,class B public:int a; ; class C:public B public:int c;int a; ; main() C obj;obj.a=3;obj.B:

25、a=5;,例: 多继承同名隐藏举例,#include using namecpace std; class B1 /声明基类B1 public: /外部接口int nV;void fun() cout“Member of B1“endl; ; class B2 /声明基类B2 public: /外部接口int nV;void fun()cout“Member of B2“endl; ; class D1: public B1, public B2 public:int nV; /同名数据成员void fun()cout“Member of D1“endl; /同名函数成员 ;,void mai

26、n() D1 d1;d1.nV=1; d1.fun(); d1.B1:nV=2; d1.B1:fun(); d1.B2:nV=3; d1.B2:fun(); ,47,5.2.2 二义性和支配规则,1二义性的两种情况(1) 当一个派生类由多个基类派生而来时，假如这些基类中的成员有成员名相同的情况，如果使用一个表达式引用了这些同名的成员，就会造成无法确定是引用哪个基类的成员，这种对基类成员的访问就是二义性的。要避免此种情况，采用虚函数或同名隐藏规则来解决,二义性问题,(2)当派生类从多个基类派生，而这些基类又从同一个基类派生，则在访问此共同基类中的成员时，将产生二义性采用虚基类来解决。,二义性问题

27、举例（一）,class A public:void f(); ; class B public:void f();void g() ;,class C: public A, piblic B public:void g();void h(); ; 如果声明：C c1; 则 c1.f(); 具有二义性 而 c1.g(); 无二义性（同名覆盖）,二义性问题举例（二）,class B public:int b; class B1 : public B private:int b1; class B2 : public B private:int b2; ;,class C : public B1,p

28、ublic B2 public:int f();private:int d; ,派生类C的对象的存储结构示意图：,有二义性： C c; c.b;,无二义性： c.B1:b c.B2:b,52,5.3 虚基类,虚基类的引入 用于有共同基类的场合 声明 以virtual修饰说明基类 例：class B1:virtual public B 作用 主要用来解决多继承时可能发生的对同一基类继承多次而产生的二义性问题. 为最远(最直接)的派生类提供唯一的基类成员，而不重复产生多次拷贝 注意： 在第一级继承时就要将共同基类设计为虚基类。,虚基类举例,class B public: int b; class

29、B1 : virtual public B private: int b1; class B2 : virtual public B private: int b2; class C : public B1, public B2 private: float d;下面的访问是正确的： C cobj; cobj.b;,#include using namecpace std; class B0 /声明基类B0 public: /外部接口int nV;void fun()cout“Member of B0“endl; ; class B1: virtual public B0 /B0为虚基类，派生

30、B1类 public: /新增外部接口int nV1; ; class B2: virtual public B0 /B0为虚基类，派生B2类 public: /新增外部接口int nV2; ;,55,class D1: public B1, public B2 /派生类D1声明 public: /新增外部接口int nVd;void fund()cout“Member of D1“endl; ; void main() /程序主函数 D1 d1; /声明D1类对象d1d1.nV=2; /使用最远基类成员d1.fun(); ,56,【例5.9】利用虚基类避免产生二义性举例,5.3.2 多继承的

31、构造函数和析构函数,如果基类中有虚基类，则构造函数的调用顺序采用下列规则： (1) 虚基类的构造函数在非虚基类之前调用。 (2) 若同一层次中包含多个虚基类，这些虚基类的构造函数按照他们说明的次序调用； (3) 若虚基类由非虚基类派生而来，则仍然先调用基类构造函数，再调用派生类的构造函数。,【例5.10】虚基类的使用。 【例5.11】多继承中构造函数和析构函数的调用顺序,虚基类及其派生类构造函数,建立对象时所指定的类称为最远派生类。虚基类的成员是由最远派生类的构造函数通过调用虚基类的构造函数进行初始化的。在建立对象时，只有最远派生类的构造函数调用虚基类的构造函数，该派生类的其它基类对虚基类构造

32、函数的调用被忽略。,#include class B0 /声明基类B0 public: B0(int n) nV=n; cout“Member of B1“endl;int nV;void fun()cout“fun of B0“endl; ; class B1: virtual public B0 public: B1(int a; int b1) : B0(a) nV1=b1;cout“Member of B1“endl;int nV1; ; class B2: virtual public B0 public: B2(int a; int b2) : B0(a) nV2=b2;cout“

33、Member of B2“endl;int nV2; ;,class D1: public B1, public B2 public: D1(int a;int b1;int b2;int d) : B0(a), B1(a,b1), B2(a,b2)nVd=d; cout“Member of D1“endl;int nVd;void fund()cout“fun of D1“endl; ; void main() D1 d1;/错误D1 d1(1,2,3,4);d1.fund();d1.fun(); ,60,Member of B0 Member of B1 Member of B2 Memb

34、er of D1 fun of D1 fun of B0,5.4 类模板,函数模板 类模板,函数模板,函数模板可以用来创建一个通用功能的函数，以支持多种不同形参，进一步简化重载函数的函数体设计。 声明方法： template 函数声明,函 数 模 板,求绝对值函数的模板,#include using namespace std; template T abs(T x) return x0?-x:x; void main() int n=-5;double d=-5.5;coutabs(n)endl;coutabs(d)endl; ,函 数 模 板,运行结果： 5 5.5,类模板的作用,使用类模

35、板使用户可以为类声明一种模式，使得类中的某些数据成员、某些成员函数的参数、某些成员函数的返回值，能取任意类型（包括基本类型的和用户自定义类型）。,类 模 板,5.4 类模板,C+编译器根据类模板和特定的数据类型来产生一个类，即模板类（这是一个类）。类模板是一个抽象的类，而模板类是实实在在的类，是由类模板和实际类型结合后由编译器产生的一个实实在在的类。这个类名就是抽象类名和实际数据类型的结合 。 对象是类的是实例，而模板类是类模板的实例。,类模板的声明,类模板： template class 类名 类成员声明,类 模 板,如果需要在类模板以外定义其成员函数，则要采用以下的形式： template

36、 类类型 类名:函数名（参数表）,int _ :fun() ,例 类模板应用举例,#include using namespace std; struct Student int id; /学号float gpa; /平均分 ;,类 模 板,template /类模板：实现对任意类型数据进行存取 class Store /类的定义Store.h private:T item; / 用于存放任意类型的数据int haveValue; / 用于标记item是否已被存入内容public:Store(void); T GetElem(void); /提取数据函数void PutElem(T x); /

37、存入数据函数 ; /类的实现Store.cpp template Store:Store(void): haveValue(0) ,71,template T Store:GetElem(void) / 提取数据函数的实现 / 如果试图提取未初始化的数据，则终止程序if (haveValue = 0) cout / 存入数据函数的实现 void Store:PutElem(T x) haveValue+; / 将haveValue 置为 TRUE，表示item中已存入数值item = x; / 将x值存入item ,72,void main(void) / Student.cpp Student g= 1000, 23; Store S1, S2; Store S3;Store D; S1.PutElem(3); S2.PutElem(-7); cout S1.GetElem() “ “ S2.GetElem() endl; S3.PutElem(g); cout “The student id is “ S3.GetElem().id endl;cout “Retrieving object D “ ;cout D.GetElem() endl; /输出对象D的数据成员/ 由于D未经初始化,在执行函数D.GetElement()时出错 ,73,