《派生類與繼承》課件

派生類與繼承導(dǎo)言1面向?qū)ο缶幊堂嫦驅(qū)ο缶幊?OOP)是一種編程范式，它將程序組織成對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都包含數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)。2代碼重用OOP允許程序員創(chuàng)建可重用的代碼模塊，這些模塊可以在不同的程序中使用。3代碼維護(hù)OOP使代碼更易于維護(hù)，因?yàn)榇a被組織成獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)特定的任務(wù)。面向?qū)ο缶幊讨械念惢緲?gòu)建塊類是面向?qū)ο缶幊讨械幕緲?gòu)建塊。代碼模板類就像藍(lán)圖，定義了對(duì)象的屬性和行為。結(jié)構(gòu)化代碼類幫助組織代碼，使其更易于維護(hù)和擴(kuò)展。類的定義類是對(duì)象的藍(lán)圖，定義了對(duì)象的屬性和方法。它們?nèi)缤O(shè)計(jì)圖紙，指導(dǎo)著對(duì)象的創(chuàng)建和行為。類通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)，定義了對(duì)象的行為和狀態(tài)。它包含數(shù)據(jù)成員（屬性）和成員函數(shù)（方法）。類是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍?，它封裝了數(shù)據(jù)和操作，提高了代碼的可重用性和可維護(hù)性。類的構(gòu)造函數(shù)和屬性構(gòu)造函數(shù)在創(chuàng)建類對(duì)象時(shí)自動(dòng)執(zhí)行的特殊函數(shù)，用于初始化對(duì)象屬性。屬性類對(duì)象包含的數(shù)據(jù)成員，代表對(duì)象的特征和狀態(tài)。類的方法方法定義方法是類中的函數(shù)，用于執(zhí)行特定操作。它們定義了類的行為和功能。方法調(diào)用方法可以通過(guò)對(duì)象來(lái)調(diào)用，例如：object.method()。方法參數(shù)方法可以接受參數(shù)，以提供額外的信息或數(shù)據(jù)。方法返回值方法可以返回一個(gè)值，以表示操作的結(jié)果。類的訪問(wèn)控制公共訪問(wèn)用關(guān)鍵字public修飾的成員可以在任何地方訪問(wèn)。私有訪問(wèn)用關(guān)鍵字private修飾的成員只能在類的內(nèi)部訪問(wèn)。保護(hù)訪問(wèn)用關(guān)鍵字protected修飾的成員可以在類本身和其派生類中訪問(wèn)。類的封裝性隱藏內(nèi)部細(xì)節(jié)封裝性就像一個(gè)保險(xiǎn)箱，將類的內(nèi)部數(shù)據(jù)和方法隱藏起來(lái)，只暴露必要的信息。保護(hù)數(shù)據(jù)完整性通過(guò)控制外部訪問(wèn)權(quán)限，封裝性防止意外或惡意修改類的內(nèi)部數(shù)據(jù)。增強(qiáng)代碼可維護(hù)性封裝性使代碼更易于維護(hù)，因?yàn)樾薷膬?nèi)部實(shí)現(xiàn)不會(huì)影響外部代碼的使用。什么是派生類?派生類派生類是一種新類，它繼承了另一個(gè)類的屬性和方法，并擴(kuò)展了其功能。繼承繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪?，它允許我們創(chuàng)建新的類，并基于現(xiàn)有類的基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建。優(yōu)勢(shì)使用派生類可以提高代碼的可重用性，并減少代碼冗余。派生類的定義派生類從一個(gè)已有的類（稱為基類或父類）繼承而來(lái)，它擁有基類所有屬性和方法。繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍?，它允許我們創(chuàng)建新的類，并繼承已有類的特征。代碼復(fù)用派生類繼承了基類，可以避免重復(fù)編寫代碼，提高代碼效率。可擴(kuò)展性派生類可以擴(kuò)展基類的功能，添加新的屬性和方法。派生類的構(gòu)造1基類構(gòu)造派生類對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)會(huì)自動(dòng)調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，為基類部分初始化。2派生類構(gòu)造然后，派生類構(gòu)造函數(shù)會(huì)執(zhí)行自己的初始化工作，為派生類部分初始化。3成員初始化最后，派生類構(gòu)造函數(shù)會(huì)初始化派生類中定義的成員變量。派生類與基類的關(guān)系繼承關(guān)系派生類繼承了基類的所有成員（數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)）擴(kuò)展派生類可以添加新的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)代碼復(fù)用繼承機(jī)制提高了代碼復(fù)用性，減少重復(fù)代碼派生類的訪問(wèn)控制繼承訪問(wèn)控制派生類繼承了基類的訪問(wèn)控制，并對(duì)其進(jìn)行了調(diào)整?；惓蓡T訪問(wèn)派生類可以通過(guò)基類成員的訪問(wèn)級(jí)別來(lái)訪問(wèn)它們，就像在基類中一樣。派生類新成員派生類的新成員可以是公有的、受保護(hù)的或私有的，不受基類訪問(wèn)控制的影響。派生類的方法覆蓋覆蓋的概念派生類可以重寫基類中定義的方法，這稱為方法覆蓋。覆蓋方法必須與基類方法具有相同的名稱、返回類型和參數(shù)列表。覆蓋的用途覆蓋允許派生類提供比基類方法更特定于派生類的實(shí)現(xiàn)。例如，基類中可能有一個(gè)通用的打印方法，而派生類可以提供一個(gè)專門針對(duì)派生類類型的打印方法。抽象類與虛函數(shù)抽象類是一種特殊的類，它不能被實(shí)例化，只能被繼承。虛函數(shù)是使用關(guān)鍵字virtual聲明的成員函數(shù)，允許子類重寫基類中的方法。抽象類的定義無(wú)具體實(shí)現(xiàn)抽象類不能直接實(shí)例化對(duì)象，它們僅作為基類，提供一個(gè)公共接口給派生類繼承。包含抽象方法抽象類可以包含抽象方法，它們沒有方法體，僅聲明方法簽名，由子類提供具體實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)抽象類確保派生類必須實(shí)現(xiàn)所有抽象方法，從而保證繼承層次的一致性。抽象類的特點(diǎn)無(wú)法實(shí)例化抽象類不能直接創(chuàng)建對(duì)象，只能作為其他類的基類。包含抽象方法抽象類可以包含抽象方法，這些方法沒有實(shí)現(xiàn)，需要在派生類中實(shí)現(xiàn)。虛函數(shù)及其用途1動(dòng)態(tài)綁定虛函數(shù)允許在運(yùn)行時(shí)確定要調(diào)用的函數(shù)，而不是在編譯時(shí)。2多態(tài)性通過(guò)虛函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的對(duì)象使用相同的接口。3代碼重用虛函數(shù)可以減少代碼重復(fù)，提高代碼可維護(hù)性。純虛函數(shù)與抽象類純虛函數(shù)純虛函數(shù)沒有函數(shù)體，僅聲明函數(shù)原型，用于強(qiáng)制派生類必須重寫此函數(shù)。抽象類包含至少一個(gè)純虛函數(shù)的類稱為抽象類，無(wú)法直接實(shí)例化，只能作為基類被繼承。多重繼承多重繼承一個(gè)類可以從多個(gè)基類繼承屬性和方法.菱形繼承多重繼承可能導(dǎo)致菱形繼承問(wèn)題,造成重復(fù)繼承.虛基類虛基類可以解決菱形繼承問(wèn)題,確保每個(gè)基類只被繼承一次.多重繼承的語(yǔ)法1類名新派生類2:3基類14基類25基類3多重繼承的特點(diǎn)靈活性和代碼重用多重繼承允許類從多個(gè)基類繼承屬性和方法，提高代碼的靈活性和可重用性。復(fù)雜性多重繼承可能導(dǎo)致類結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了代碼維護(hù)和調(diào)試的難度。鉆石繼承問(wèn)題當(dāng)一個(gè)類從多個(gè)基類繼承，而這些基類又都繼承自同一個(gè)祖先類時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鉆石繼承問(wèn)題，需要特殊機(jī)制解決。菱形繼承問(wèn)題多重繼承菱形繼承是多重繼承的一種特殊情況，其中一個(gè)子類繼承自多個(gè)父類，而這些父類又共享同一個(gè)祖先類。重復(fù)繼承菱形繼承會(huì)導(dǎo)致子類繼承多個(gè)祖先類中相同成員的多個(gè)副本，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和代碼混亂。代碼復(fù)雜性菱形繼承使代碼結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，難以理解和維護(hù)，降低了代碼的可讀性和可維護(hù)性。虛基類的解決方案虛基類通過(guò)在基類聲明中使用`virtual`關(guān)鍵字，可以創(chuàng)建一個(gè)虛基類。繼承關(guān)系虛基類在派生類中只被實(shí)例化一次，避免了重復(fù)。代碼示例使用`virtual`修飾基類，確保成員變量只被實(shí)例化一次。派生類與基類的轉(zhuǎn)換類型轉(zhuǎn)換派生類對(duì)象可以隱式轉(zhuǎn)換為基類對(duì)象。靜態(tài)轉(zhuǎn)換使用基類指針指向派生類對(duì)象，需要顯式轉(zhuǎn)換。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換利用`dynamic_cast`安全地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，避免數(shù)據(jù)丟失。靜態(tài)類型轉(zhuǎn)換1編譯時(shí)確定在編譯階段就確定了轉(zhuǎn)換類型，例如，將子類指針轉(zhuǎn)換為父類指針。2類型安全編譯器會(huì)檢查類型是否兼容，以確保轉(zhuǎn)換的安全性和正確性。3限制僅能將子類指針轉(zhuǎn)換為父類指針，反之則不行。動(dòng)態(tài)類型轉(zhuǎn)換運(yùn)