郑州网站做网站,怎么查那家网络公司做的所以网站,怎么把网上的视频保存到手机,公司网站建设 入账文章目录 1. 继承的概念及定义1.1 继承的概念#xff1a;1.2继承的定义#xff1a;1.2.1 定义格式1.2.2 继承基类成员访问方式的变化#xff1a; 1.3继续类模板 2. 基类和派生类间的转换2.1 向上转换#xff08;Upcasting#xff09;2.2 向下转换#xff08;Downcasting1.2继承的定义1.2.1 定义格式1.2.2 继承基类成员访问方式的变化 1.3继续类模板 2. 基类和派生类间的转换2.1 向上转换Upcasting2.2 向下转换Downcasting 3. 继承中的作用域3.1 隐藏规则3.2 考察继承作用域相关选择题 4. 派生类的默认成员函数4.1 4个常见默认成员函数4.2 实现⼀个不能被继承的类 5. 继承与友元6. 继承与静态成员7. 多继承及其菱形继承问题7.1 继承模型7.2 虚继承 8. 继承和组合 继承是面向对象编程OOP中最重要的特性之一通过继承子类可以复用父类的属性和方法减少代码重复。继承使得类之间的层次结构清晰并实现了代码的模块化和重用。 1. 继承的概念及定义
1.1 继承的概念
继承(inheritance)机制是⾯向对象程序设计使代码可以复⽤的最重要的⼿段它允许我们在保持原有类特性的基础上进⾏扩展增加⽅法(成员函数)和属性(成员变量)这样产⽣新的类称派⽣类。继承呈现了⾯向对象程序设计的层次结构体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的函数层次的复⽤继承是类设计层次的复⽤。
举例
#include iostreamusing namespace std;// 创建一个基类用于身份认证
class Person
{
public:// 进⼊校园/图书馆/实验室刷⼆维码等⾝份认证void identity(){// ...cout 身份认证成功 endl;}protected:string _name;int _age;string _address;string _tel;
};// 学生类继承 Person
class Student : public Person
{
public:// 学习void study(){cout 学生正在学习 endl;}protected:int _stuid; // 学号
};// 教师类继承 Person
class Teacher : public Person
{
public:// 授课void teaching(){cout 教师正在授课 endl;}protected:string _title; // 职称
};int main()
{Student s;s.identity();s.study();Teacher t;t.identity();t.teaching();return 0;
}1.2继承的定义
1.2.1 定义格式
下⾯我们看到Person是基类也称作⽗类。Student是派⽣类也称作⼦类。(因为翻译的原因所以 既叫基类/派⽣类也叫⽗类/⼦类)
1.2.2 继承基类成员访问方式的变化
讨论了继承后成员的访问权限。例如公有继承public、保护继承protected和私有继承private会影响基类成员在派生类中的访问权限。这部分内容有助于理解不同的继承方式对代码结构的影响。 1. 公有继承public 基类的 public 成员在子类中仍然是 public。 基类的 protected 成员在子类中仍然是 protected。 基类的 private 成员不可直接访问但子类可以通过基类的 public 或 protected 成员函数间接访问。 2. 受保护继承protected 基类的 public 成员在子类中变为 protected。 基类的 protected 成员在子类中保持 protected。 基类的 private 成员不可直接访问子类也不能直接访问。 3. 私有继承private 基类的 public 成员在子类中变为 private。 基类的 protected 成员在子类中变为 private。 基类的 private 成员不可直接访问子类也不能直接访问。
上面三点可以总结成下面的这么一个表格
类成员/继承函数public继承protected继承private继承基类的public成员派生类的pulic成员派生类的protected成员派生类的private成员基类的protected成员派生类的protected成员派生类的protected成员派生类的private成员基类的private成员在派生类不可见在派生类不可见在派生类不可见
总结 实际上⾯的表格我们进⾏⼀下总结会发现基类的私有成员在派⽣类都是不可⻅。基类的其他成员在派⽣类的访问⽅式 Min(成员在基类的访问限定符继承⽅式)publicprotected private。 需要注意的是
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。在实际运⽤中⼀般使⽤都是public继承几乎很少使⽤protetced/private继承也不提倡使⽤protetced/private继承因为protetced/private继承下来的成员都只能在派⽣类的类⾥⾯使用实际中扩展维护性不强。
// 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
};1.3继续类模板
在C中可以对模板类进行继承。模板类继承在泛型编程中非常有用允许派生类在不同数据类型上复用模板基类的功能。这部分会涉及模板继承的具体语法和一些例子以展示如何通过模板实现通用功能。 举例
#include iostream
using namespace std;// 基类定义
class Animal {
public:// 公有成员函数void sound() {cout This is an animal sound. endl;}// 虚函数子类可以重写virtual void eat() {cout Animal is eating. endl;}protected:int age; // 受保护成员可以被子类访问private:int weight; // 私有成员子类无法直接访问
};// 派生类定义继承自 Animal 类
class Dog : public Animal {
public:// 重写基类的虚函数void eat() override {cout Dog is eating. endl;}// 新增子类特有的方法void bark() {cout Dog barks. endl;}
};int main() {Animal animal;Dog dog;// 调用基类方法animal.sound();animal.eat();// 调用子类方法dog.sound(); // 继承自基类的方法dog.eat(); // 调用子类重写后的方法dog.bark(); // 调用子类特有的方法return 0;
}2. 基类和派生类间的转换
在继承体系中基类和派生类之间可以相互转换。尤其是在多态环境中这种转换变得尤为重要。 在 C 中基类和派生类之间的转换类型转换主要体现在指针和引用的转换。这种转换可以实现多态性但需要遵循一些规则。这里介绍向上转换将派生类转换为基类和向下转换将基类转换为派生类并说明它们的用途及注意事项。
向上转型Upcasting派生类的对象可以被视为基类的对象。这种转换是安全的不会导致数据丢失因为派生类包含了基类的所有成员。向下转型Downcasting将基类指针或引用转换为派生类。这种转换需要谨慎通常使用动态类型识别如C中的dynamic_cast来确保类型安全。
2.1 向上转换Upcasting
向上转换是指将派生类的指针或引用转换为基类的指针或引用。C 中向上转换是隐式的并且总是安全的因为派生类包含基类的所有属性和方法。
#include iostream
using namespace std;class Animal {
public:virtual void sound() {cout Animal sound endl;}
};class Dog : public Animal {
public:void sound() override {cout Dog barks endl;}void bark() {cout Dog-specific behavior endl;}
};int main() {Dog myDog;Animal* animalPtr myDog; // 隐式向上转换animalPtr-sound(); // 调用的是 Dog 类的 sound因为 sound 是虚函数// animalPtr-bark(); // 错误基类指针不能访问派生类特有的成员return 0;
}2.2 向下转换Downcasting
向下转换是指将基类的指针或引用转换为派生类的指针或引用。向下转换不如向上转换安全因为基类并不一定包含派生类的所有信息。为了避免运行时错误向下转换通常需要使用 C 的 dynamic_cast。
#include iostream
using namespace std;class Animal {
public:virtual void sound() {cout Animal sound endl;}
};class Dog : public Animal {
public:void sound() override {cout Dog barks endl;}void bark() {cout Dog-specific behavior endl;}
};int main() {Animal* animalPtr new Dog; // 向上转换Dog* dogPtr dynamic_castDog*(animalPtr); // 向下转换if (dogPtr) {dogPtr-bark(); // 安全访问 Dog 类特有的成员} else {cout Conversion failed endl;}delete animalPtr;return 0;
}向上转换隐式且安全常用于多态场景子类对象可以被赋值给基类指针或引用。向下转换需要显式进行通常通过 dynamic_cast 或 static_cast用来从基类指针访问派生类特有的功能。
3. 继承中的作用域
3.1 隐藏规则
在继承体系中基类和派⽣类都有独⽴的作⽤域。派⽣类和基类中有同名成员派⽣类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问这种情况叫隐藏。在派生类成员函数中可以使用基类::基类成员显示访问需要注意的是如果是成员函数的隐藏只需要函数名相同就构成隐藏。注意在实际中在继承体系⾥⾯最好不要定义同名的成员。
// 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
};
int main()
{Student s1;s1.Print();return 0;
};3.2 考察继承作用域相关选择题
这部分包含一些选择题通过考察不同情况下的代码表现帮助理解作用域规则。 A和B类中的两个func构成什么关系 A. 重载 B. 隐藏 C.没关系 下面程序的编译运⾏结果是什么 A. 编译报错 B. 运⾏报错 C. 正常运⾏
class A
{
public:void fun(){cout func() endl;}
};
class B : public A
{
public:void fun(int i){cout func(int i) i endl;}
};
int main()
{B b;b.fun(10);b.fun();return 0;
};在这个代码示例中 class A 定义了一个无参的 fun 函数。 class B 继承自 A并定义了一个有参的 fun(int i) 函数。 在 C 中如果派生类B中定义了与基类A同名但参数不同的函数则该派生类中的函数会隐藏基类中的同名函数。这称为函数隐藏而不是函数重载。
因此第一题的正确答案是B. 隐藏
在 main 函数中b.fun(10); 调用的是 class B 中的 fun(int i) 函数因此会输出 func(int i)10。
接着 b.fun(); 试图调用无参的 fun 函数。然而由于 class B 中的 fun(int i) 隐藏了 class A 中的 fun()编译器在 class B 中找不到无参的 fun 函数从而导致编译错误。
因此第二题的正确答案是A. 编译报错
4. 派生类的默认成员函数
4.1 4个常见默认成员函数
6个默认成员函数默认的意思就是指我们不写编译器会变我们⾃动⽣成⼀个那么在派⽣类中这几个成员函数是如何⽣成的呢
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⼀部分成员。如果基类没有默认的构造函数则必须在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤。派⽣类的拷⻉构造函数必须调⽤基类的拷⻉构造完成基类的拷⻉初始化。派⽣类的operator必须要调⽤基类的operator完成基类的复制。需要注意的是派⽣类的operator隐藏了基类的operator所以显⽰调⽤基类的operator需要指定基类作⽤域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。因为这样才能保证派⽣类对象先清理派⽣类成员再清理基类成员的顺序。派⽣类对象初始化先调⽤基类构造再调派⽣类构造。派⽣类对象析构清理先调⽤派⽣类析构再调基类的析构。因为多态中⼀些场景析构函数需要构成重写重写的条件之⼀是函数名相同那么编译器会对析构函数名进⾏特殊处理处理成destructor()所以基类析构函数不virtual的情况下派生类析构函数和基类析构函数构成隐藏关系。
#includeiostream
using namespace std;
class Person
{
public:Person(const char* name peter): _name(name){cout Person() endl;}Person(const Person p): _name(p._name){cout Person(const Person p) endl;}Person operator(const Person p){cout Person operator(const Person p) endl;if (this ! p)_name p._name;return *this;}~Person(){cout ~Person() endl;}
protected:string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num): Person(name), _num(num){cout Student() endl;}Student(const Student s): Person(s), _num(s._num){cout Student(const Student s) endl;}Student operator (const Student s){cout Student operator (const Student s) endl;if (this ! s){// 构成隐藏所以需要显⽰调⽤Person::operator (s);_num s._num;}return *this;}~Student(){cout ~Student() endl;}
protected:int _num; //学号
};
int main()
{Student s1(jack, 18);Student s2(s1);Student s3(rose, 17);s1 s3;return 0;
}4.2 实现⼀个不能被继承的类
⽅法1基类的构造函数私有派⽣类的构成必须调⽤基类的构造函数但是基类的构成函数私有化以后派⽣类看不⻅就不能调⽤了那么派⽣类就⽆法实例化出对象。⽅法2C11新增了⼀个final关键字final修改基类派⽣类就不能继承了。
// C11的⽅法
class Base final
{
public:void func5() { cout Base::func5 endl; }
protected:int a 1;
private:// C98的⽅法/*Base(){}*/
};class Derive :public Base
{void func4() { cout Derive::func4 endl; }
protected:int b 2;
};
int main()
{Base b;Derive d;return 0;
}5. 继承与友元
友元关系不能继承也就是说基类友元不能访问派生类私有和保护成员 。
友元函数或友元类可以访问类的私有成员。在继承关系中友元允许某些特殊的函数或类访问基类和派生类的内部细节。友元的合理使用能够提高类之间的协作效率但不当使用可能破坏封装性。
class Student;
class Person
{
public:friend void Display(const Person p, const Student s);
protected:string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person p, const Student s)
{cout p._name endl;cout s._stuNum endl;
}
int main()
{Person p;Student s;// 编译报错error C2248: “Student::_stuNum”: ⽆法访问 protected 成员// 解决⽅案Display也变成Student 的友元即可Display(p, s);return 0;
}6. 继承与静态成员
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。⽆论派⽣出多少个派⽣类都只有⼀个static成员实例。
class Person
{
public:string _name;static int _count;
};
int Person::_count 0;
class Student : public Person
{
protected:int _stuNum;
};
int main()
{Person p;Student s;// 这⾥的运⾏结果可以看到⾮静态成员_name的地址是不⼀样的// 说明派⽣类继承下来了基派⽣类对象各有⼀份cout p._name endl;cout s._name endl;// 这⾥的运⾏结果可以看到静态成员_count的地址是⼀样的// 说明派⽣类和基类共⽤同⼀份静态成员cout p._count endl;cout s._count endl;// 公有的情况下⽗派⽣类指定类域都可以访问静态成员cout Person::_count endl;cout Student::_count endl;return 0;
}7. 多继承及其菱形继承问题
7.1 继承模型
单继承⼀个派⽣类只有⼀个直接基类时称这个继承关系为单继承 多继承⼀个派⽣类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承多继承对象在内存中的模型是先继承的基类在前⾯后⾯继承的基类在后⾯派⽣类成员在放到最后⾯。 菱形继承菱形继承是多继承的⼀种特殊情况。菱形继承的问题从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在Assistant的对象中Person成员会有两份。⽀持多继承就⼀定会有菱形继承像Java就直接不⽀持多继承规避掉了这⾥的问题所以实践中我们也是不建议设计出菱形继承这样的模型的。 我们常见的cout以及cin就是istream以及ostream两个的库通过菱形继承组成的
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
};
int main()
{// 编译报错error C2385: 对“_name”的访问不明确Assistant a;a._name peter;// 需要显⽰指定访问哪个基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;return 0;
}7.2 虚继承
很多⼈说C语法复杂其实多继承就是⼀个体现。有了多继承就存在菱形继承有了菱形继承就有菱形虚拟继承底层实现就很复杂性能也会有⼀些损失所以最好不要设计出菱形继承。多继承可以认为是C的缺陷之⼀后来的⼀些编程语⾔都没有多继承如Java。
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
};
int main()
{// 编译报错error C2385: 对“_name”的访问不明确Assistant a;a._name peter;// 需要显⽰指定访问哪个基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;return 0;
}
class Person
{
public:string _name; // 姓名/*int _tel;* int _age;
string _gender;
string _address;*/
// ...
};
// 使⽤虚继承Person类
class Student : virtual public Person
{
protected:int _num; //学号
};
// 使⽤虚继承Person类
class Teacher : virtual public Person
{
protected:int _id; // 职⼯编号
};
// 教授助理
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:string _majorCourse; // 主修课程
};
int main()
{// 使⽤虚继承可以解决数据冗余和⼆义性Assistant a;a._name peter;return 0;
}我们可以设计出多继承但是不建议设计出菱形继承因为菱形虚拟继承以后⽆论是使⽤还是底层都会复杂很多。当然有多继承语法⽀持就⼀定存在会设计出菱形继承像Java是不⽀持多继承的就避开了菱形继承。
7.3 多继承中指针偏移问题下⾯说法正确的是( ) Ap1 p2 p3 Bp1 p2 p3 Cp1 p3 ! p2 Dp1 ! p2 ! p3
class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main()
{Derive d;Base1* p1 d;Base2* p2 d;Derive* p3 d;return 0;
}解析
p1 是 Base1* 类型指向 d 对象中 Base1 部分的地址。 p2 是 Base2* 类型指向 d 对象中 Base2 部分的地址。 p3 是 Derive* 类型指向整个 Derive 对象的起始地址。 由于 Derive 对象的起始地址与 Base1 部分的起始地址相同因此 p1 和 p3 实际上指向的是同一个地址。这是因为 Base1 是多重继承中第一个继承的基类因此 Derive 对象的起始位置就是 Base1 子对象的位置。
相对的p2 指向的是 Base2 的部分位于 Derive 对象中 Base1 部分之后的位置因此 p2 的地址与 p1 和 p3 不同。
8. 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。 • 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派⽣类可⻅ 。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。这种复⽤⻛格被称⿊箱复⽤(black-box reuse)因为对象的内部细节是不可⻅的。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。 • 优先使⽤组合⽽不是继承。实际尽量多去⽤组合组合的耦合度低代码维护性好。不过也不太那么绝对类之间的关系就适合继承(is-a)那就⽤继承另外要实现多态也必须要继承。类之间的关系既适合⽤继承(is-a)也适合组合(has-a)就⽤组合。
// Tire(轮胎)和Car(⻋)更符合has-a的关系
class Tire {
protected:string _brand Michelin; // 品牌size_t _size 17; // 尺⼨
};
class Car {
protected:string _colour ⽩⾊; // 颜⾊string _num 陕ABIT00; // ⻋牌号Tire _t1; // 轮胎Tire _t2; // 轮胎Tire _t3; // 轮胎Tire _t4; // 轮胎
};
class BMW : public Car {
public:void Drive() { cout 好开-操控 endl; }
};
// Car和BMW/Benz更符合is-a的关系
class Benz : public Car {
public:void Drive() { cout 好坐-舒适 endl; }
};
templateclass T
class vector
{};
// stack和vector的关系既符合is-a也符合has-a
templateclass T
class stack : public vectorT
{};
templateclass T
class stack
{
public:vectorT _v;
};
int main()
{return 0;
}
