實(shí)驗(yàn)五 類的繼承與派生

1、第一節(jié) 類的繼承與派生一、基本概念繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)特性，所謂繼承就是在已有類的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的類，新類可以從一個(gè)或多個(gè)已有類中繼承成員函數(shù)或數(shù)據(jù)成員，而且新類還可以重新定義或加進(jìn)新的數(shù)據(jù)和函數(shù)。其中，已有類稱為基類或父類，新類稱為派生類或子類。在現(xiàn)實(shí)世界中許多事物都具有繼承性。例如：“汽車(chē)”這個(gè)類中包括了許多類型，有運(yùn)輸汽車(chē)、專用汽車(chē)；運(yùn)輸汽車(chē)中又包括客車(chē)、貨車(chē).；專用汽車(chē)中又包括巡邏車(chē)、消防車(chē)、救護(hù)車(chē).；所有這些類型的車(chē)都具有汽車(chē)的共同特性即都有發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)身、輪胎等共性，還都是自行驅(qū)動(dòng)的。而客車(chē)和貨車(chē)又有所不同，客車(chē)用來(lái)載客，貨車(chē)用來(lái)拉貨，它們有自己不同于其它車(chē)的特性，這就是繼承。

2、我們把汽車(chē)稱為基類，把運(yùn)輸汽車(chē)、客車(chē)、貨車(chē)稱為派生類。通過(guò)繼承，派生類不僅擁有了基類的屬性和行為，而且具有不同于它類的自己的特點(diǎn)。二、派生類的定義與構(gòu)成當(dāng)你去水果店買(mǎi)水果的時(shí)候，你經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)很多同類水果又有了新的品種。比如，“李子”既小又澀，嫁接在梨樹(shù)上后長(zhǎng)出來(lái)的李子卻碩大、香甜、清脆，比沒(méi)有嫁接的李子好吃，但它還是李子家族中的一員；所以，可以認(rèn)為“嫁接李子”是從“李子”中派生出來(lái)的。當(dāng)然，可以把“李子”嫁接在梨樹(shù)上，也可以嫁接在蘋(píng)果樹(shù)上，結(jié)出來(lái)的都是“李子”，但是各自味道不同。所謂派生 就是從已有類中產(chǎn)生一個(gè)新的子類。基類 就是已存在的可以派生新類的類，如下圖中的A、D、E都是基類。派生類

3、就是由基類派生出來(lái)的新類，如下圖中的B、C、F都是派生類。 1. 單繼承派生類的定義格式 class <派生類名> : <繼承方式> <基類名> 派生類成員的定義;其中，“派生類名”是新定義的一個(gè)類的名字，它是從“基類名”中派生的，并且按指定的“繼承方式”派生。例如： class peach / 基類 datatype color , shape ; ;class sweetpeach ：public peach / 單繼承 datatype color , shape, taste ; ; sweetpeach類只是繼承自peach類，即swee

4、tpeach類只有一個(gè)基類，這就是單繼承。2. 多繼承派生類的定義格式 class <派生類名> ：<繼承方式1> <基類名>，<繼承方式2> <基類名>, . 派生類成員的定義；;多繼承與單繼承在定義格式的區(qū)別僅在于它們的基類個(gè)數(shù)不同，單繼承的基類只有一個(gè)，而多繼承的基類有多個(gè)，相鄰兩個(gè)基類之間用逗號(hào)間隔，每個(gè)基類名前都應(yīng)有一個(gè)該基類的繼承方式的說(shuō)明符。例如： class peach /定義基類：peach datatype color , shape ; ; class apple /定義基類：peach datatyp

5、e color, shape , weight ; class sweetpeach : public peach, public apple / 多繼承 datatype color, shape, taste;類sweetpeach 同時(shí)繼承自類peach 和類apple，這就是多繼承。3繼承的作用有的讀者可能會(huì)問(wèn)為什么要有繼承，繼承有什么好處，繼承的作用是什么？為了解決這些疑問(wèn)，我們一起來(lái)分析以下例子，從中領(lǐng)悟繼承的奧妙。【例10-1-1】 分析以下代碼。聲明一個(gè)person 類，它包含的成員有name（姓名）、 age（年齡）、 gender（性別），和output函數(shù)，具體

6、定義如下：class person public : char name8 ; int age; char gender ; public : void output() ； 現(xiàn)在要聲明一個(gè)student類，它包含的成員有name（姓名），age（年齡），gender（性別）， department（系），stuno（學(xué)號(hào)）， address（住址），和output函數(shù)，具體定義如下： class student public : char name8 ; int age； char gender； char department20 ; int stuno; int ad

7、dress; public : void output() ; 從這兩個(gè)類的聲明中可以看出，它們中有些成員數(shù)據(jù)和成員函數(shù)是相同的。這樣就存在代碼的重復(fù)，為了提高代碼的可重用性，就引入了繼承。即，如果 student類以共有繼承的方式繼承person類，那么student類就可以直接使用person類中的共有成員如name, gander，age和output() 函數(shù)，這樣在student類中就不需要再定義與person類中相同的變量了,只定義person類中沒(méi)有的在student類中需要的變量。具體實(shí)現(xiàn)如下： class student : public person /

8、 student共有繼承person類 public : char department20 ; int stuno ; int address ; public : void output() ;提示Ø   student 類稱為派生類，person類成為基類；Ø   關(guān)鍵字public 的作用是說(shuō)明派生類公有繼承了基類中的所有成員，即派生類可以直接訪問(wèn)基類的成員；Ø   繼承可以使代碼得以重用，提高工作效率。三、派生類訪問(wèn)基類成員通過(guò)前面的學(xué)習(xí)大家都知道基類的成員有public（公有）、protected（保護(hù)）、private（

9、私有）3種訪問(wèn)屬性，基類的自身成員可以對(duì)基類中任何一個(gè)其他成員進(jìn)行訪問(wèn)，但是通過(guò)基類的對(duì)象就只能訪問(wèn)該類的公有成員。派生類可以繼承基類中除了構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)之外的全部成員，但是這些成員的訪問(wèn)屬性在派生過(guò)程中是可以調(diào)整的。從基類繼承來(lái)的成員在派生類中的訪問(wèn)屬性是由繼承方式控制的。不同的繼承方式導(dǎo)致原來(lái)具有不同的訪問(wèn)屬性的基類成員在派生類的訪問(wèn)屬性也有所不同。在派生類中，從基類繼承來(lái)的成員可以訪問(wèn)屬性有4種：不可直接訪問(wèn)的成員、public（公有成員）、protected（保護(hù)成員）、private（私有成員）。1三種繼承方式的聲明 public 公有繼承公有繼承：在定義一個(gè)派生類時(shí)將基類的繼承

10、方式指定為public 的繼承方式。例如： class student : public person private 私有繼承私有繼承：在定義一個(gè)派生類時(shí)將基類的繼承方式指定為private的繼承方式。例如： class student : private person protected 保護(hù)繼承保護(hù)繼承：在定義一個(gè)派生類時(shí)將基類的繼承方式指定為protected的繼承方式。例如： class student : protected person 2三種繼承方式的區(qū)別如表1指明了三種繼承方式的區(qū)別，即派生類對(duì)基類成員的訪問(wèn)能力。表 1 三種繼承方式的區(qū)別在基類中的訪問(wèn)屬性繼承方式在派生類中

11、的訪問(wèn)屬性privatepublic不可直接訪問(wèn)privateprivate不可直接訪問(wèn)privateprotected不可直接訪問(wèn)publicpublicpublicpublicprivateprivatepublicprotectedprotectedprotectedpublicprotectedprotectedprivateprivateprotectedprotectedprotected提示Ø   在任何繼承方式中基類中的私有成員都不允許派生類繼承，即在派生類中是不可直接訪問(wèn)基類中的私有成員。Ø   當(dāng)類的繼承方式為公有繼承時(shí)：基類中的所有

12、公有成員在派生類中仍為公有成員；基類中的所有保護(hù)成員在派生類中仍為保護(hù)成員。Ø   當(dāng)類的繼承方式為私有繼承時(shí)：基類中的所有公有成員在派生類中都為私有成員；基類中的所有保護(hù)成員在派生類中都為私有成員。Ø   當(dāng)類的繼承方式為保護(hù)繼承時(shí)：基類中的所有公有成員在派生類中都為保護(hù)成員；基類中的所有保護(hù)成員在派生類中仍為保護(hù)成員。 派生類對(duì)基類成員的訪問(wèn)形式主要有以下兩種：(1) 內(nèi)部訪問(wèn)：由派生類中的新增成員對(duì)從基類繼承來(lái)的成員的訪問(wèn)。(2) 對(duì)象訪問(wèn)：在派生類外部，通過(guò)派生類的對(duì)象對(duì)從基類繼承的成員的訪問(wèn)。現(xiàn)在分別討論在公有繼承、私有繼承、保護(hù)繼承

13、這3種繼承方式下，派生類對(duì)基類成員的訪問(wèn)規(guī)則。一、公有繼承【例1】分析以下程序。源代碼：#include <iostream.h>#include <stdlib.h>class Base private: int pvx; /pvx為基類私有變量 protected : int pty; /pty為基類保護(hù)變量 public : float puf; /puf為基類公有變量 void Setxy(int q, int u, float w) /Setxy()為基類公有函數(shù) pvx = q ; pty = u; puf = w; void Output() /Outpu

14、t()為基類公有函數(shù) cout << "class Base output "<< endl; cout << "pvx= " << pvx << endl; cout << "pty= " << pty << endl; cout << "puf= " << puf << endl; ;class Derive : public Base /公有單繼承 private : float

15、 pvz; public : void Setvalue(int x, int y, float f, float z) Setxy(x, y, f); pvx = x; /非法訪問(wèn)，基類中的pvx為private屬性，不能被繼承 pty = y; /合法訪問(wèn) puf = f; /合法訪問(wèn) pvz = z; void Print() cout << "pvx= " << pvx << endl;/ 非法訪問(wèn)，在基類中pvx為私有成員 cout << "class Derive output " <&l

16、t; endl; cout << "pty= "<<pty << endl; / 合法訪問(wèn)，在基類中pvy為保護(hù)成員 cout << "puf= "<<puf << endl; / 合法訪問(wèn)，在基類中puf為公有成員 cout << "pvz= "<<pvz << endl; / 合法訪問(wèn)，pvz為派生類自己的成員 ; void main() Derive obj; obj.Setvalue(3,5, 8.9, 12.

17、6); obj.Output(); obj.Print(); cout << "puf= " << obj.puf << endl; /合法訪問(wèn)，puf為基類公有成員 cout<<obj.pty<<endl; / 非法訪問(wèn)，類的外部不能訪問(wèn)為基類保護(hù)成員pty system("pause");運(yùn)行輸出：class Base outputpvx= 3pty= 5puf= 8.9class Derive outputpty= 5puf= 8.9pvz= 12.6puf= 8.9【簡(jiǎn)要分析】 “cla

18、ss Derive : public Base ”表明這是一個(gè)公有繼承的例子，基類Base中有3個(gè)變量和兩個(gè)函數(shù)：私有變量pvx、保護(hù)變量pty、公有變量puf和公有函數(shù)Setxy()、Output()。其中：被Derive派生類繼承后，pvx在派生類中不能直接訪問(wèn)，只能通過(guò)Base中具有public屬性的函數(shù)對(duì)其間接訪問(wèn)； pty被Derive派生類繼承之后仍為protected屬性，派生類成員可以直接訪問(wèn)；puf、Setxy()、Output()這3個(gè)具有public屬性成員被Derive派生類繼承后，仍為public屬性，派生類成員可以對(duì)其直接訪問(wèn)。 輸出的前4行：調(diào)用“obj.Outp

19、ut();”的輸出結(jié)果。輸出的后4行：調(diào)用“obj.Print();”的輸出結(jié)果。最后1行：調(diào)用“cout << "puf= " << obj.puf << endl;”的輸出結(jié)果。結(jié)論：在公有繼承中，無(wú)論是派生類中的成員還是派生類對(duì)象都不能直接訪問(wèn)基類中的private成員；派生類的成員可以訪問(wèn)繼承來(lái)的protected成員和public成員；但是，類的外部使用者只能通過(guò)派生類的對(duì)象訪問(wèn)繼承來(lái)的public成員，不能訪問(wèn)繼承于基類的private和protected成員。二、私有繼承【例2】任務(wù)1：分析以下程序。a) 找出非法語(yǔ)句并在程

20、序中注釋非法的原因。b) 寫(xiě)出刪除非法語(yǔ)句后程序的運(yùn)行結(jié)果。源代碼：#include <iostream.h>#include <stdlib.h>class Base private: int pvx; protected: int ptf; public : void Setxf(int w, int f) pvx = w; ptf = f; void Print() cout << "pvx= " << pvx << endl; cout << "ptf= " <<

21、 ptf << endl; ;class Derive:private Base /私有繼承 private: double pvy ; protected: double ptz; public: int pd; void Setvalue(int a, int b, double c, double d) pvx = a; ptf = b + 6; Setxf(a, b); pvy = c; ptz = d; pd = 90; void Output() cout << "pvx= " << pvx << endl; Pr

22、int(); cout << "pvy= " << pvy << endl; cout << "ptz= " << ptz << endl; ; void main() Derive obj; obj.Setvalue(1, 6, 5.3, 3.8); obj.Output(); obj.Setxf(101, 87); cout << "pvx= " << obj.pvx << endl; cout << "

23、;pvy= " << obj.pvy << endl; cout << "ptz= "<<obj.ptz << endl; obj.pd = 68; cout << "pd= " << obj.pd << endl; system("pause");【簡(jiǎn)要分析】“class Derive :private Base ”表明這是一個(gè)私有繼承，Base基類中有3個(gè)變量和兩個(gè)函數(shù)：私有pvx、保護(hù)ptf、公有函數(shù)Setxf()、公有函數(shù)

24、Print()?；怋ase被私有繼承之后，其protected成員在派生類中不能直接訪問(wèn)；而protected成員和public成員都成了派生類的私有成員，只有派生類的成員才能直接訪問(wèn)；派生類對(duì)象也不能直接訪問(wèn)繼承自Base的protected成員和public成員。結(jié)論：私有繼承中，基類中的protected、public成員都成為派生類中的private成員，派生類成員不能直接訪問(wèn)基類中的private成員，而派生類中的成員可以直接訪問(wèn)基類中的protected、public屬性的成員；派生類對(duì)象不能直接訪問(wèn)基類中的任何成員。 三、保護(hù)繼承【例3】任務(wù)2：分析以下程序。a) 找出非法語(yǔ)句

25、并在程序中注釋非法的原因。b) 寫(xiě)出刪除非法語(yǔ)句后程序的運(yùn)行結(jié)果。源代碼：#include <iostream.h>#include <stdlib.h>class Base private: int pvx; protected: int pty; public: int puz; void setx(int a) pvx = a; int getx() return pvx;class Derive:protected Base / 保護(hù)繼承 private: int pva; protected: int ptb; public: int puc; void se

26、tvalue(int a, int b, int c, int d, int e, int f) pvx = a; setx(a); pty = b; puz = c; pva = d; ptb = e; puc = f; void print() cout << "pvx= " << pvx << endl; cout << "pty= " << pty << endl; cout << "puz= " << puz << e

27、ndl; cout << "pva= " << pva << endl; cout << "ptb= " << ptb << endl; cout << "puc= " << puc << endl; ;void main() Derive obj; obj.setvalue(9, 8, 7, 6, 5, 4); obj.print(); cout << "puc= " << obj.

28、puc << endl; system("pause");結(jié)論：保護(hù)繼承中，基類中的protected、public成員都成為派生類中的protected成員，派生類成員不能直接訪問(wèn)基類中的private成員，而派生類中的成員可以直接訪問(wèn)基類中的protected、public屬性的成員；派生類對(duì)象均不能直接訪問(wèn)基類中的任何成員。  【例4】任務(wù)3：分析以下程序。找出非法語(yǔ)句并在程序中注釋非法的原因。分析以下代碼。源代碼：#include <iostream>using namespace std; class person public

29、:char name8;char gender;void show() cout<< name <<" " << gender <<" " <<age <<" " <<address<<endl; private:int age; protected: char address20; class teacher : public person /公有繼承 private :char tecpost8 ; char department20; public:void putout() cout << name << " " << address << endl; cout << age << endl; cout << department << " &quo