C++程序設(shè)計第12章-繼承和派生課件

1、第 12 章 繼承和派生12.1 繼承的基本概念 12.2 單一繼承 12.3 多重繼承 12.4 基類成員的初始化 12.5 二義性和支配規(guī)則 12.6 虛基類 12.7 訪問基類成員和訪問對象成員的成員 12.8 賦值兼容 第 12 章 繼承和派生 繼承提供了在已有類的基礎(chǔ)上開發(fā)出新類的機制，可以節(jié)省重復代碼的編寫工作，是軟件重用的基礎(chǔ)。 B AA派生類是對基類的擴充12.1 繼承的基本概念已知一個類A，對A類加以擴展，即增加一些屬性和行為，構(gòu)成一個新類B，此時B類將A類已有的屬性和行為繼承下來。稱類 B 繼承了 A ，或稱類 A 派生了 B 。A ：父類，基類 BaseClassB ：子

2、類，派生類 DerivedClass在校人員類學生類職工類( 屬性：姓名，年齡，身高 ) 增加屬性： 學號 成績 增加屬性： 部門 工資 單一繼承多重繼承圓柱體類 圓類 高度類 組合(屬性: 圓心坐標,半徑) (屬性: 高度)屬性: 圓心坐標,半徑 ,高度在C+中,有兩種繼承方式：單一繼承和多重繼承。 12.2 單一繼承定義派生類的一般格式：class : private: / 私有成員說明 . public: / 公有成員說明 . protected: / 保護成員說明 . ; 繼承方式：public 公有繼承(派生) private 私有繼承(派生) protected 保護繼承(派生)定

3、義派生類新成員12.2.1 公有繼承（派生） A B class A . ;class B: public A / 公有繼承A . ;A 類中的 public 和 protected 成員，在B 中仍然保持其原訪問特性。雖然A中的私有成員也被繼承下來了，但在B中不可直接訪問。A 中的： 在 B 中： 在B的類外(通過對象) private 成員 不可訪問 不可訪問public成員 仍為 public 成員 可訪問protected成員 仍為 protected 成員 不可訪問相當于對B類做如下定義： class B: private: int bx;protected: int ay; int

4、 by;public: int az; int bz; void f1( ).; int Getax( ). void Setax( int x ) ax = x; void f2( ).; float f3( ).;private int ax;例如: 繼承關(guān)系如下：class A private: int ax;protected: int ay;public: int az; void f1( ).; int Getax( )return ax; void Setax( int x ) ax = x; ;class B: public A private: int bx;protecte

5、d: int by;public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;藍色斜體是從A類繼承的成員在 B 的成員函數(shù)中可直接訪問A類的ay,az,f1( ),Getax( ),Setax( )相當于對B類做如下定義： class B: private: int bx;protected: int ay; int by;public: int az; int bz; void f1( ).; int Getax( ). void Setax( int x ) ax = x; void f2( ).; float f3( ).;private int ax;例如:

6、繼承關(guān)系如下：class A private: int ax;protected: int ay;public: int az; void f1( ).; int Getax( )return ax; void Setax( int x ) ax = x; ;class B: public A private: int bx;protected: int by;public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;在B類中不可直接訪問A類的成員ax可通過 Getax( )、Setax( )訪問A類的私有成員 ax 的值注意：在main( )函數(shù)中，只定義一個Cir

7、cle類對象：int main( )Circle c(0, 0, 2);c.ShowCircle( );c.Move(2, 2);c.ShowCircle( );c.Setxy(0, 0); /重新置圓心坐標 c.Setr(1); /重新置半徑值c.ShowCircle( );return 0; 使用一個Circle類對象 c 時，感覺Circle類是一個完整的類，就象 Point 類不存在一樣。 如Setxy( ) 函數(shù)，它是在基類中被定義的，現(xiàn)在它就是Circle類的成員了，但在Circle類中并沒有寫出它的實現(xiàn)函數(shù)，代碼是被繼承下來的。例12.1見 “第12章 繼承和派生(例子).doc

8、x” 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中繼承性的優(yōu)點就在于此，系統(tǒng)提供了相當多的已定義好的基類，用戶可以根據(jù)具體的應(yīng)用，在已有類的基礎(chǔ)上構(gòu)架新類，在派生類中，可以直接使用父類部分的代碼，但卻不需要重新編寫父類的代碼。這樣可以加速軟件開發(fā)的速度，保障軟件開發(fā)的質(zhì)量。繼承性是軟件重用的基礎(chǔ)。 在一個類上僅構(gòu)架一個新類，意義并不大。但如果構(gòu)架多個新類，那么就可以減少大量相同代碼的重復編寫工作。如從一個“點”類可以派生出“線”類、“圓”類、“長方形”類等。 從本例中，還可以看出另一個問題：為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護，在基類中將 x, y 定義為私有成員，但是帶來一個問題，即在派生類中需通過公有成員函數(shù)Getx( ) ，Setx

9、y(x1, y1) 等來訪為基類的私有成員。 如果在基類中將 x, y 定義為保護成員，則公有繼承后，在派生類中x, y 仍然是保護成員，在派生類內(nèi)可直接訪問。這樣既可以保護基類數(shù)據(jù)成員，又可以在派生類中提供訪問基類數(shù)據(jù)成員的方便性。12.2.2 私有繼承（派生） A B class A . ;class B: private A / 私有繼承A . 將 A 中的 public 和 protected 成員均變成了B 的 private 成員。同理，A中的私有成員被繼承下來了，但在B中不可直接訪問，A 中的： 在 B 中： 在類外(類B的對象中) private 成員 不可訪問 不可訪問pub

10、lic成員 變?yōu)?private 成員 不可訪問protected成員 變?yōu)?private 成員 不可訪問相當于對B類做如下定義： class B: private: int bx; int ay; int az; void f1( ).; int Getax( ). void Setax( int x ) ax = x; protected: int by;public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;private int ax;例如: 繼承關(guān)系如下：class A private: int ax;protected: int ay;public:

11、int az; void f1( ).; int Getax( )return ax; void Setax( int x ) ax = x; ;class B: private A private: int bx;protected: int by;public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;藍色斜體是從A類繼承的成員在 B 的成員函數(shù)中可直接訪問A類的ay,az,f1( ),Getax( ),Setax( )相當于對B類做如下定義： class B: private: int bx; int ay; int az; void f1( ).; int

12、Getax( ). void Setax( int x ) ax = x; protected: int by;public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;private int ax;例如: 繼承關(guān)系如下：class A private: int ax;protected: int ay;public: int az; void f1( ).; int Getax( )return ax; void Setax( int x ) ax = x; ;class B: private A private: int bx;protected: int by;

13、public: int bz; void f2( ).; float f3( ).;在B類中不可直接訪問A類的成員ax可通過 Getax( )、Setax( )訪問A類的私有成員 ax 的值12.2.3 保護繼承（派生） A B class A . ;class B: protected A / 保護繼承A . A 中的： 在 B 中： 在類外(類B的對象中) private 成員 不可訪問 不可訪問public成員 變?yōu)?protected 成員 不可訪問protected成員 變?yōu)?protected成員 不可訪問將 A 中的 public 和 protected 成員均變成了B 的 pr

14、otected 成員。同理，A中的私有成員被繼承下來了，但在B中不可直接訪問，由于“私有繼承” 和“保護繼承”用得不多，在這里不再詳細敘述了。 無論何種繼承方式，private成員是無法在派生類中被直接訪問的。而對于protected成員，根據(jù)不同的派生方式，protected成員的直接訪問特性可以被（或不被）傳遞到派生類的派生類中。 12.2.4 private成員和protected成員的區(qū)別 1對于公有派生，基類的protected成員在派生類中依然保持protected屬性。2對于私有派生，基類的protected成員在派生類中變成了private成員，此時基類的protected成員

15、就再也無法在派生類的派生類中被直接訪問了。在繼承或派生鏈中，一旦出現(xiàn)私有繼承，則父類的成員的“類內(nèi)直接訪問特性”就無法在后面的派生中傳遞下去。3對于保護派生，基類的protected成員在派生類中依然保持protected屬性，此時情況與公有派生類似。類中protected成員的優(yōu)點是：既可以在本類中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隱藏（在類外不可被直接訪問），又可以將其類內(nèi)直接訪問特性傳遞到派生類中（在派生類中可直接訪問）。但private成員只能實現(xiàn)本類中的數(shù)據(jù)隱藏，而不能將其類內(nèi)直接訪問特性傳遞到派生類中。 12.3 多重繼承一般格式：class : , , /以下定義派生類新成員 private: / 私有

16、成員說明 . public: / 公有成員說明 . protected: / 保護成員說明 . ;多個基類派生一個類多重繼承Circle 類Point類 Radius類 組合再次說明保護成員的優(yōu)點例12.2 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”注意例12.2的D行，若一個類是由多個基類派生出來的，則在定義派生類構(gòu)造函數(shù)時，應(yīng)調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，以初始化基類成員。 12.4 基類成員的初始化12.4.1 基類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序 派生類構(gòu)造函數(shù)的一般格式：ClassName : ClassName(args) : Base1(arg1) , Base2(arg2) , . B

17、asen(argn) ;其中ClassName是派生類名，Base1、Base2、.Basen為基類的類名。args是派生類自身的構(gòu)造函數(shù)的形參列表，arg1、arg2、.argn是調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)的實參列表。 析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序為：（相反）先執(zhí)行派生類自身的析構(gòu)函數(shù)體、然后按 Basen( ) 、.Base2( ) 、Base1( )例12.3 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序為： Base1( )、 Base2( )、. Basen( )、最后執(zhí)行。 在例12.3中：調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)的順序并不是B行的書寫順序決定的，而是A行定義派生類時的派生順序決定的，即

18、使將B行改寫成Derived(int x, int y, int z) : Base2(y), Base1(x)，程序的運行結(jié)果依然不變。 12.4.2 對象成員構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序 例12.4 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”或見下一頁簡化例子：若派生類中包含對象成員，則在派生類的構(gòu)造函數(shù)的初始化成員列表中：不僅要列舉基類的構(gòu)造函數(shù)，而且要列舉對象成員的構(gòu)造函數(shù)class Base1 int data1;public: Base1(int a)data1=a; .;class Base2 int data2; public: Base2(int a)data2=a; .

19、 ;class Derived: public Base1, public Base2 /公有繼承基類 int d; Base1 b1, b2; /對象成員public: Derived(int a, int b):Base1(a), Base2(20),b1(200),b2(a+b) d=a; .先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)再調(diào)用對象成員的構(gòu)造函數(shù)最后執(zhí)行對象自身的構(gòu)造函數(shù)問題見下頁問題：對本例，一個Derived類的對象有幾個數(shù)據(jù)成員？（包括自身具備的、和繼承來的？ ）返回12.5 二義性和支配規(guī)則12.5.1 二義性(多重繼承帶來的訪問沖突)例12.5class A protected: int

20、 x;public: A(int a) x=a; .;class B protected: int x;public: B(int a) x=a; .;class C: public A, public B /公有繼承 A 和 B int y;public: void Setx(int a) x=a; .;當基類 A和 B 中出現(xiàn)兩個同名的成員 x 時，在派生類中訪問 x 出現(xiàn)二義性問題：一個類C的對象有幾個數(shù)據(jù)成員？class A protected: int x;public: A(int a) x=a; .;class B protected: int x;public: B(int a

21、) x=a; .;class C: public A, public B /公有繼承 A 和 B int y;public: void Setx(int a) x=a; .;解決辦法：將此句改為：A:x = a; 或 B:x = a;同理：解決基類同名成員函數(shù)的訪問class C: public A, public B /公有繼承 A 和 Bint y;public:void SetAx(int a) A:x=a;/對類A中的x置值void SetBx(int a) B:x=a;/對類B中的x置值void Sety(int b) y=b; int Gety( ) return y; ;int

22、main( )C c1;c1.SetAx(35);c1.SetBx(45);c1.Sety(300);coutY=c1.Gety( )endl;return 0;例12.6 部分代碼，解決訪問沖突 C A B 注意：如何解決沖突 （訪問二義性）。當把派生類作為基類，又派生出新的派生類時，這種限定作用域的運算符不能連續(xù)嵌套使用，如下形式的使用方式是不允許的： : : : 例12.7 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”如何解決多層繼承中的沖突，請看下例：由于C+是通過作用域運算符來解決訪問二義性問題，因此規(guī)定任一基類在派生類中只能被直接繼承一次，否則會造成成員名訪問的沖突。例如：cla

23、ss A public: float x; .;class B: public A, public A /錯誤的. ;B類的定義是錯誤的，因為如果直接從A類繼承兩次，通過作用域運算符就無法解決訪問二義性問題。 12.5.2 支配規(guī)則例12.8 支配規(guī)則示例 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”問題：類 C 有幾個數(shù)據(jù)成員?；惡团缮惓霈F(xiàn)同名成員時，派生類成員訪問優(yōu)先-支配規(guī)則12.6 虛基類 類D 基類B 基類C 基類A 基類A 如右圖的公有繼承關(guān)系中， 在類 D 中包含了基類 A 的 兩個拷貝。 在類 D 的成員函數(shù)中， 欲訪問 A 的成員 x ， 則必須以 B:x 和 C:x

24、區(qū)分。 B DA C A一個D類對象的存儲空間 若欲使公共的基類A 在派生類中只有一個拷貝， 如右圖， 可將 A 說明成虛基類。 說明的方法： 繼承時，在基類的類名前 加上關(guān)鍵詞：virtual 類D 基類B 基類C 基類A 例12.10 虛基類的例子見下頁： B D C A一個D類對象的存儲空間 class A protected: int x; public: A(int a=0) x=a; ;class B: virtual public A protected: int y; public: B(int a=0, int b=0):A(a) y=b; ;class C: public

25、virtual A protected: int z; public: C(int a=0, int c=0):A(a) z=c; ;注意： virtual 的位置。class D: public B, public C protected: int k; B(a1, b), C(a2, c), k(d) public: D(int a1=0, int a2=0, int b=0, int c=0, int d=0) : void Show( )cout x= x , ; cout y= y , ;cout z= z , ;cout k= k endl;int main(void)D obj(

26、1, 1, 2, 3, 4);obj.Show( );return 0; 發(fā)揮 程序的運行結(jié)果是：x=0, y=2, z=3, k=4問題：類 D 有幾個數(shù)據(jù)成員?B 和 C 的構(gòu)造函數(shù)中，分別調(diào)用 A的構(gòu)造函數(shù)，編譯器無法確定調(diào)用哪一個來初始化A，在這種情況下，約定直接調(diào)用 A 的缺省構(gòu)造函數(shù)。（即使 a1 和 a2 的值相等）如將G行改為：D(int a1=0, int a2=0, int b=0, int c=0, int d=0) : B(a1, b), C(a2, c), A(a1), k(d) /G 則程序的運行結(jié)果變?yōu)椋?x=1, y=2, z=3, k=4 注意：如果派生類有多個基類，有些是虛基類有些是非虛基類。則基類構(gòu)造的調(diào)用順序是先調(diào)用虛基類的構(gòu)造函數(shù)再調(diào)用非虛基類的構(gòu)造函數(shù)，并按照繼承順序調(diào)用。直接調(diào)用虛基類的構(gòu)造函數(shù)例12.11 見 “第12章 繼承和派生(例子).docx”在成員函數(shù)中:(1) 使用基類的成員 (2) 使用對象成員的成員時，情況不同12.7 訪問基類成員和訪問對象成員的成員class A public: int x; A(int