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#x1f308;前言#x1f308;
#x1f4c1; 继承的概念和定义 #x1f4c2; 概念 #x1f4c2; 定义
#x1f4c1; 基类和派生类对象赋值转换
#x1f4c1; 继承中的作用域
#x1f4c1; 派生类的默认成员函数
构造函数
析构函数
拷贝构造函数
赋值重载… 目录
前言 继承的概念和定义 概念 定义 基类和派生类对象赋值转换 继承中的作用域 派生类的默认成员函数
构造函数
析构函数
拷贝构造函数
赋值重载 继承和友元 继承和静态成员 复杂的菱形继承以及菱形虚拟继承
菱形继承的问题
菱形虚拟继承 继承和组合 总结 前言 欢迎收看本期【C杂货铺】本期内容将讲解面向对象语言的三大特性之一的——继承。将从什么是继承怎么使用继承以及为什么要有继承等几个方面进行讲解。此外还见扩展多继承中菱形继承的问题以及继承和组合的区别。 在谈继承之前我们需要了解和掌握类和对象的概念对封装有一定理解。如果你还不是很了解可以快速阅览下面这几篇文章。 【C杂货铺】详解类和对象 [上]-CSDN博客
【C杂货铺】详解类和对象 [中]-CSDN博客
【C杂货铺】详解类和对象 [下]-CSDN博客
这里对封装做快速回顾
1. 封装就是将对象的数据和方法放在在一起使对象更加完美通过访问限定符的限制通过接口提供给用户使用
2. 一个类型放在另一个类型里面通过typedef 和 成员函数的调整封装出另一个全新的类型。 继承的概念和定义 概念 继承机制是面向对象程序设计使代码可以重复利用的重要手段它允许程序员保持原有类特性的基础上进行扩展增加功能这样产生新的类成为派生类。集成呈现了面向对象程序设计的层次结构体现了有简单到复杂的认知过程。 C中函数重载是对函数的重复利用利用模板可以实现对类型不同的代码的复用。继承则是对类的复用。 举个例子在学校里有学生和老师有自己学号或工号但是他们都属于人这个范围都有姓名 和 年龄等。 这样我们就称学生 和 老师 都是人的派生类子类人则是基类父类。
class Person
{
public:void Print(){cout name: _name endl;cout age: _age endl;}
protected:string _name peter; // 姓名int _age 18; // 年龄
};class Student : public Person
{
protected:int _stuid; // 学号
};class Teacher : public Person
{
protected:int _jobid; // 工号
}; 定义 Person是父类也称作基类。student是子类也称作派生类。 继承方式可以理解为将基类的哪些数据以什么方式给子类。 继承基类成员访问方式的变化 总结 1. 基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私有成员韩式被继承到派生类中但是语法上限制类派生类对象不管在类里面还是在类外面都不能去访问。 2. 基类private成员在派生类中是不能被访问的如果基类成员不想在类外直接被访问但需要在派生类中访问就定义为protected。可以看出保护成员限定符因继承才出现。 3. 实际上面的表格总结发现。基类的私有成员在子类都是不可兼得基类的其他成员在子类的访问方式 Min(基类的访问限定符继承方式)public protected private。 4. 使用关键字class时默认的继承方式是private使用struct时默认的继承方式是public不过最好显示的写出继承方式。 5. 在实际运用中一般使用都是public继承几乎很少用到protected和private继承也不提倡因为继承下来的成员都只能在派生类的类里面使用实际的扩展性不强。
// 实例演示三种继承关系下基类成员的各类型成员访问关系的变化
class Person
{
public :void Print (){cout_name endl;}
protected :string _name ; // 姓名
private :int _age ; // 年龄
};
//class Student : protected Person
//class Student : private Person
class Student : public Person
{
protected :int _stunum ; // 学号
}; 基类和派生类对象赋值转换 派生类对象 可以赋值给 基类对象/基类的指针/基类的引用。这就是切片/切割。寓意是把派生类中父类那部分分割开来赋值过去。 基类对象不能赋值给派生类对象。 基类的指针或引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或引用。但不许是基类的指针是指向派生类对象时才安全。 class Person
{
protected :string _name; // 姓名string _sex; // 性别int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public :int _No ; // 学号
};
void Test ()
{Student sobj ;// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用Person pobj sobj ;Person* pp sobj;Person rp sobj;//2.基类对象不能赋值给派生类对象sobj pobj;// 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针pp sobjStudent* ps1 (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。ps1-_No 10;pp pobj;Student* ps2 (Student*)pp; // 这种情况转换时虽然可以但是会存在越界访问的问
题ps2-_No 10;
} 继承中的作用域
1. 在继承体系中基类 和 派生类都有独立的作用域。
// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系可以看出这样代码虽然能跑但是非常容易混淆
class Person
{
protected :string _name 小李子; // 姓名int _num 111; // 身份证号
};
class Student : public Person
{
public:void Print(){cout 姓名:_name endl;cout 身份证号:Person::_num endl;cout 学号:_numendl;}
protected:int _num 999; // 学号
};
void Test()
{Student s1;s1.Print();
};
2. 子类和父类中有同名成员子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问这种情况叫做隐藏重定义在子类成员函数中可以使用 基类::基类成员 显示访问。
// B中的fun和A中的fun不是构成重载因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:void fun(){cout func() endl;}
};
class B : public A
{
public:void fun(int i){A::fun();cout func(int i)- iendl;}
};
void Test()
{B b;b.fun(10);
};3. 需要注意的是如果成员函数的隐藏只需要函数名相同就构成隐藏。
4. 注意实际运用中继承体系最好不要定义同名的成员。 派生类的默认成员函数 在类中默认成员函数是指我们不写也会自动生成的函数其中最重要的就是构造析构拷贝构造以及复制重载。 在派生类中这几个成员函数是如何生成的
构造函数 派生类的构造函数必须调用基类的构造函数初始化基类的那部分成员。如果基类没有默认构造函数必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用。构造函数是先基类再派生类
析构函数 派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证排成类对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序。析构是先派生类再基类 拓展一下析构函数在编译后会被统一命名为destructor。所以如果要调用父类的析构函数必须使用基类::基类成员但是这里不需要显示调用会自动调用。 拷贝构造函数 派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。 赋值重载 派生类的operator必须要调用基类的operator完成基类的复制。这里必须声明基类因为派生类 隐藏了 基类的operator。 继承和友元 友元关系不能继承也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员。
class Student;
class Person
{
public:friend void Display(const Person p, const Student s);
protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
//想要使用就要在子类中也声明友元
// friend void Display(const Person p, const Student s);
protected:int _stuNum; // 学号
};void Display(const Person p, const Student s)
{cout p._name endl;cout s._stuNum endl;
}void main()
{Person p;Student s;Display(p, s);
}继承和静态成员 基类定义了static静态成员则整个继承体系里面只有一个这样的成员无论派生出多少个子类都只有1个static成员实例。
class Person
{
public :Person () { _count ;}
protected :string _name ; // 姓名
public :static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person :: _count 0;
class Student : public Person
{
protected :int _stuNum ; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected :string _seminarCourse ; // 研究科目
};
void TestPerson()
{Student s1 ;Student s2 ;Student s3 ;Graduate s4 ;cout 人数 : Person ::_count endl;Student ::_count 0;cout 人数 : Person ::_count endl;
} 复杂的菱形继承以及菱形虚拟继承 单继承一个子类中只有一个直接父类。 多继承一个子类有两个或两个以上直接父类时这个继承关系成为多继承。 菱形继承是多继承的一种特殊情况。 菱形继承的问题 在下面的对象成员模型构造可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。会有两份相同的数据。
class Person
{
public :string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{// 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个Assistant a ;a._name peter;// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题但是数据冗余问题无法解决a.Student::_name xxx;a.Teacher::_name yyy;
}
菱形虚拟继承 为了解决数据冗余和二义性的问题引入了虚拟继承的方法。
class Person
{
public :string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :int _num ; //学号
};class Teacher : virtual public Person
{
protected :int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{Assistant a ;a._name peter;
} 下面我们通过在VS2022的内存窗口观察对象成员的模型。
class A
{
public:int _a;
};
// class B : public A
class B : virtual public A
{
public:int _b;
};
// class C : public A
class C : virtual public A
{
public:int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};
int main()
{D d;d.B::_a 1;d.C::_a 2;d._b 3;d._c 4;d._d 5;return 0;
} 下图是菱形虚拟继承的内存对象成员模型这里可以分析出D对象中将A放到的了对象组成的最下 面这个A同时属于B和C那么B和C如何去找到公共的A呢这里是通过了B和C的两个指针指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量 可以找到下面的A。 多继承本身没问题但有了多继承就可能导致菱形继承问题菱形继承就会有数据冗余和二义性的问题。 在实践中也不建议设计出菱形继承的对象模型。 继承和组合 public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。 组合是一种has-a的关系。假设B组合了A每个B对象中都有一个A对象。 优先使用组合而不是类继承。 继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言在继承方式中基类的内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装基类的改变对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强耦合度高。 对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象 来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。 组合类之间没有很强的依赖关系耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。 实际尽量多去用组合。组合的耦合度低代码维护性好。不过继承也有用武之地的有些关系就适合继承那就用继承另外要实现多态也必须要继承。类之间的关系可以用继承可以用组合就用组合。 笔试面试题 1. 什么是菱形继承菱形继承的问题是什么 2. 什么是菱形虚拟继承如何解决数据冗余和二义性的 3. 继承和组合的区别什么时候用继承什么时候用组合 总结 以上就是本期【C杂货铺】的主要内容了主要从什么是继承如何使用继承为什么要用继承此外讲解了多继承中菱形继承问题以及结局方法菱形虚拟继承组合等额外概念。 如果感觉本期内容对你有帮助欢迎点赞收藏关注Thanks♪(ω)
