《C中的繼承》課件

C語言中的繼承C語言雖然不是面向?qū)ο蟮恼Z言,但是通過結(jié)構(gòu)體和指針的運用,可以實現(xiàn)類似于面向?qū)ο蟮睦^承機制。讓我們探索一下C語言中如何實現(xiàn)簡單而靈活的繼承。什么是繼承概念釋義繼承是面向?qū)ο缶幊讨械囊粋€重要特性,它允許一個類從另一個類中繼承屬性和方法。層次關(guān)系通過繼承,子類可以獲得父類的所有功能,并在此基礎(chǔ)上進行擴展和修改。代碼重用繼承能夠避免重復(fù)編寫相同的代碼,提高代碼的復(fù)用性和可維護性。繼承的概念和作用繼承的概念繼承是面向?qū)ο缶幊痰囊粋€重要特征,指的是子類繼承父類的屬性和方法,實現(xiàn)代碼的復(fù)用和擴展。子類可以繼承父類的公有成員和受保護成員,從而獲得父類的功能。繼承的作用繼承可以減少代碼重復(fù),提高代碼的重用性和可維護性。通過繼承,子類可以共享父類的屬性和方法,從而避免了重復(fù)編寫相同的代碼。同時,繼承還支持代碼的擴展和多態(tài)性。繼承的定義和特點定義繼承是一種面向?qū)ο缶幊痰幕咎卣?它允許新的類型繼承已有類型的數(shù)據(jù)和行為。層次關(guān)系繼承建立了一種父類和子類的層次關(guān)系,子類可以訪問父類的成員變量和成員函數(shù)。代碼復(fù)用繼承可以實現(xiàn)代碼的復(fù)用,子類可以重復(fù)使用父類的功能而無需重新編寫。多態(tài)繼承還支持多態(tài)特性,子類可以對繼承的方法進行重寫和擴展。繼承的目的和優(yōu)點提高代碼的重用性繼承可以讓子類復(fù)用父類的屬性和方法,減少重復(fù)編碼,提高開發(fā)效率。增強代碼的可維護性通過繼承實現(xiàn)代碼的模塊化和分層,有利于代碼的維護和擴展。促進代碼的擴展性繼承可以讓新的功能快速構(gòu)建在現(xiàn)有的代碼基礎(chǔ)之上,提高軟件的擴展能力。繼承的實現(xiàn)方式1類派生從已有類派生新類的方式2組合復(fù)用通過組合已有對象來實現(xiàn)新功能3模板繼承使用模板參數(shù)化類和函數(shù)在C++中,繼承是實現(xiàn)代碼復(fù)用的主要方式之一。類派生是最常見的繼承形式,通過定義基類和派生類的關(guān)系來實現(xiàn)繼承。組合復(fù)用則是通過組合已有對象來實現(xiàn)新的功能。而模板繼承則利用模板參數(shù)化的方式來實現(xiàn)泛型編程。這三種方式各有特點,都是繼承的重要實現(xiàn)手段。單繼承和多繼承單繼承單繼承是指一個子類只能有一個直接父類。這種繼承模式簡單明了，易于理解和實現(xiàn)。多繼承多繼承是指一個子類可以有多個直接父類。這種繼承模式更加靈活，但也更加復(fù)雜。繼承層次單繼承模式下，繼承關(guān)系形成一棵樹狀結(jié)構(gòu)。多繼承模式下，繼承關(guān)系則可能形成一個有向無環(huán)圖。編程實現(xiàn)C++支持多繼承，但C語言只支持單繼承。不同語言對繼承的支持有所區(qū)別。單繼承的實現(xiàn)1基類定義定義一個基類作為父類，包含一些共有屬性和方法。2派生類定義創(chuàng)建一個派生類繼承基類，并可以添加自己特有的屬性和方法。3構(gòu)造與初始化在派生類中，可以調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)來初始化從基類繼承而來的成員。單繼承的語法和示例在C++中,單繼承是通過使用冒號(:)來實現(xiàn)的。子類從父類繼承屬性和方法,可以直接使用或重寫父類的成員。子類可以添加新的屬性和方法,擴展父類的功能。單繼承的語法如下:class子類名:[訪問說明符]父類名{...};多繼承的實現(xiàn)1類A公有成員2類B公有成員3派生類C繼承A和B的公有成員多繼承是C++中一種強大的特性,允許一個類繼承多個基類。這種實現(xiàn)方式讓類C同時擁有類A和類B的公有成員,最終構(gòu)成一個功能更加豐富的類。但是在使用多繼承時,需要格外注意解決菱形繼承問題,以及盡量減少基類之間的耦合。多繼承的語法和示例C++支持多重繼承,允許一個類同時繼承多個基類。這種繼承方式可以讓類擁有多個父類的特性和功能,增加了類的靈活性和功能性。多繼承的語法為:class子類:訪問限定父類1,訪問限定父類2,...。訪問限定可以是public、protected或private。多繼承的示例如:classStudent:publicPerson,protectedTeacher,privateManager{...}。這個子類同時擁有Person、Teacher和Manager的特性。虛函數(shù)和虛函數(shù)表虛函數(shù)概念虛函數(shù)是一種允許在衍生類中重新定義基類中已定義的函數(shù)的機制。它提供了基類與衍生類之間的多態(tài)性。虛函數(shù)表虛函數(shù)表是一種用于實現(xiàn)虛函數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它存儲了各個虛函數(shù)的地址,以便在運行時動態(tài)調(diào)用。虛函數(shù)調(diào)用通過虛函數(shù)表,編譯器可以在運行時動態(tài)確定應(yīng)該調(diào)用哪個虛函數(shù)的實現(xiàn),實現(xiàn)了多態(tài)性。虛函數(shù)的作用和使用多態(tài)性虛函數(shù)實現(xiàn)了多態(tài)性，讓基類指針或引用可以指向不同類型的派生類對象。動態(tài)綁定虛函數(shù)在運行時動態(tài)綁定，根據(jù)實際對象的類型來決定調(diào)用哪個版本的函數(shù)。方法重寫派生類可以重寫基類的虛函數(shù)，實現(xiàn)不同的功能。重寫函數(shù)要與基類函數(shù)有相同的參數(shù)列表和返回值。虛函數(shù)覆蓋和重寫虛函數(shù)覆蓋在繼承中,當子類的虛函數(shù)與基類的虛函數(shù)具有相同的函數(shù)簽名時,就會發(fā)生虛函數(shù)的覆蓋。這樣可以實現(xiàn)多態(tài)性,子類的虛函數(shù)會覆蓋基類的虛函數(shù)。虛函數(shù)重寫虛函數(shù)重寫指的是子類中重新實現(xiàn)基類中聲明的虛函數(shù)。這樣可以根據(jù)具體的需求來改變虛函數(shù)的行為,使其更符合子類的特點。純虛函數(shù)和抽象類抽象類的定義抽象類是一種特殊的類,它無法被實例化,只能作為基類被繼承。抽象類中可以包含抽象方法,也可以包含普通成員函數(shù)。純虛函數(shù)的概念純虛函數(shù)是一種特殊的虛函數(shù),它沒有函數(shù)體,只有函數(shù)聲明。任何包含純虛函數(shù)的類都必須被聲明為抽象類。二者的關(guān)系抽象類通過包含純虛函數(shù)來強制派生類必須提供該方法的實現(xiàn),這是抽象類的核心目的。抽象類的定義和特點定義抽象類是一種特殊的類，它無法直接創(chuàng)建實例對象。它用于定義一組公共的接口和行為。特點抽象類可以包含抽象方法和具體方法。抽象類必須被具體子類繼承并實現(xiàn)其抽象方法。目的抽象類旨在定義一個公共的骨架,讓子類去實現(xiàn)相應(yīng)的功能細節(jié),提高代碼的可重用性和靈活性。抽象類的實現(xiàn)和使用定義抽象類使用abstract關(guān)鍵字定義抽象類,抽象類中可以包含抽象方法和普通方法。創(chuàng)建抽象方法在抽象類中聲明抽象方法,不需要方法體,由子類來實現(xiàn)。繼承抽象類子類必須實現(xiàn)抽象類中的所有抽象方法,否則子類也必須聲明為抽象類。使用抽象類實例無法直接創(chuàng)建抽象類的實例,必須創(chuàng)建抽象類的具體子類實例。抽象類與繼承的關(guān)系理解繼承繼承是面向?qū)ο缶幊讨械闹匾拍钪?它允許新類繼承現(xiàn)有類的屬性和方法,實現(xiàn)代碼的重用和擴展。抽象類的作用抽象類作為一種特殊的基類,定義了一些公共的功能和接口,為具體的實現(xiàn)類提供了框架和規(guī)范。繼承與抽象類抽象類通常作為父類被繼承,子類可以復(fù)用抽象類的實現(xiàn),并根據(jù)需求進一步擴展或重寫虛函數(shù)。關(guān)系緊密抽象類與繼承的關(guān)系是密切的,抽象類為繼承提供了一個骨架和藍圖,使得繼承更加靈活和強大。抽象類的優(yōu)缺點分析優(yōu)點抽象類能夠定義共享的屬性和行為,提高代碼復(fù)用性。它們還能實現(xiàn)部分功能,為子類的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)。缺點抽象類無法實例化,需要通過子類實現(xiàn)才能使用。它們增加了類的層次結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性,可能會降低代碼的可讀性。靈活性抽象類的設(shè)計需要權(quán)衡,過于抽象可能會降低靈活性,但過于具體則可能限制了子類的實現(xiàn)空間。維護成本由于抽象類引入了額外的層次結(jié)構(gòu),在代碼維護和修改時需要更多的工作。繼承中的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序在繼承中,構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序是從基類到派生類的順序,確?；惖某蓡T在派生類之前初始化。初始化列表使用初始化列表可以在構(gòu)造函數(shù)中對基類的成員變量進行初始化,提高程序的執(zhí)行效率。虛函數(shù)調(diào)用在構(gòu)造函數(shù)中禁止調(diào)用虛函數(shù),因為此時對象的類型還不確定,可能導(dǎo)致意料之外的結(jié)果。構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序基類構(gòu)造創(chuàng)建派生對象時,首先會調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。初始化成員在基類構(gòu)造結(jié)束后,緊接著初始化派生類自身的成員變量。派生類構(gòu)造最后調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù),完成整個對象的初始化過程。構(gòu)造函數(shù)的初始化列表構(gòu)造函數(shù)初始化構(gòu)造函數(shù)的初始化列表可以在構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行之前進行對成員變量的初始化。這種方式可以更好地控制初始化的順序。內(nèi)存布局優(yōu)化通過初始化列表可以更好地控制對象的內(nèi)存布局,從而提高程序的運行效率。性能提升與直接在構(gòu)造函數(shù)中賦值相比,初始化列表的方式可以提高程序的性能,因為它可以避免不必要的臨時對象創(chuàng)建。構(gòu)造函數(shù)的優(yōu)缺點分析構(gòu)造函數(shù)的優(yōu)點構(gòu)造函數(shù)能確保對象在創(chuàng)建時被正確初始化,便于對類的屬性和行為進行控制和管理。構(gòu)造函數(shù)的缺點構(gòu)造函數(shù)需要重復(fù)編寫大量初始化代碼,增加了程序的復(fù)雜性。同時構(gòu)造函數(shù)無法被繼承,不利于代碼復(fù)用。構(gòu)造函數(shù)的最佳實踐合理設(shè)計構(gòu)造函數(shù),充分利用初始化列表和默認參數(shù)值,并盡量做到可繼承,從而提高代碼的靈活性和復(fù)用性。繼承中的靜態(tài)成員靜態(tài)成員訪問靜態(tài)成員可以通過類名或?qū)ο竺麃碓L問。靜態(tài)成員不依賴于具體的對象實例，可以直接通過類名來調(diào)用。靜態(tài)成員特點靜態(tài)成員在內(nèi)存中只有一份拷貝，被所有對象共享。靜態(tài)成員可以在不創(chuàng)建對象的情況下訪問。靜態(tài)成員應(yīng)用場景靜態(tài)成員常用于一些通用的工具函數(shù)、常量定義等場景。它們無需依賴于具體的對象實例即可使用。靜態(tài)成員的訪問與調(diào)用1訪問靜態(tài)成員可以通過類名或?qū)ο竺L問靜態(tài)成員。這樣可以確保所有對象共享同一個靜態(tài)成員。2調(diào)用靜態(tài)函數(shù)靜態(tài)函數(shù)可以通過類名直接調(diào)用,也可以通過對象名調(diào)用。建議使用類名調(diào)用以突出靜態(tài)特性。3數(shù)據(jù)封裝靜態(tài)成員可以用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)封裝,確保數(shù)據(jù)的訪問和修改符合設(shè)計要求。4優(yōu)化性能在某些情況下,使用靜態(tài)成員可以提高程序的性能和效率。靜態(tài)成員的優(yōu)缺點分析優(yōu)點靜態(tài)成員可以更好地管理全局資源,提高代碼復(fù)用性和可維護性。它們可以在不創(chuàng)建對象的情況下直接訪問,減少內(nèi)存占用。缺點靜態(tài)成員存在于整個程序生命周期,占用內(nèi)存空間較大。它們也無法訪問實例變量,缺乏靈活性。編程時需要謹慎使用,避免濫用。繼承的應(yīng)用場景軟件開發(fā)在面向?qū)ο缶幊讨?繼承被廣泛應(yīng)用于軟件開發(fā),幫助程序員重用代碼,提高開發(fā)效率。框架建立許多著名的軟件框架,如Java的Spring框架,都充分利用了繼承機制來實現(xiàn)靈活的擴展性。類庫構(gòu)建在構(gòu)建功能豐富的類庫時,繼承可以幫助開發(fā)者組織和擴展各種功能,提高代碼的復(fù)用性。類層次結(jié)構(gòu)繼承可以用來構(gòu)建復(fù)雜的類層次結(jié)構(gòu),反映不同實體之間的關(guān)系,增強程序的可維護性。繼承的編程技巧合理設(shè)計繼承結(jié)構(gòu)構(gòu)建清晰的繼承層次,以反映概念之間的關(guān)系,增強代碼的可讀性和可維護性。利用虛函數(shù)多態(tài)通過重寫虛函數(shù)實現(xiàn)動態(tài)綁定,讓不同子類有自己的特有行為。封裝隱藏實現(xiàn)細節(jié)合理利用訪問控制權(quán)限,把內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)與外部接口隔離,降低耦合度。復(fù)用有意義的代碼通過繼承重用父類的屬性和方法,避免重復(fù)編碼,提高開發(fā)效率。繼承的最佳實踐遵循單一職責原則每個類應(yīng)該負責一個特定的任務(wù)或功能,避免過于復(fù)雜和笨重的類層次結(jié)構(gòu)。謹慎使用繼承繼承關(guān)系應(yīng)該建立在合理的需求基礎(chǔ)之上,而不是為了代碼復(fù)用而盲目使用。注重代碼可讀