實(shí)驗(yàn)8繼承與派生

1、實(shí)驗(yàn)8 繼承與派生一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 理解繼承的含義，掌握派生類的定義和實(shí)現(xiàn)方法。2 理解公有繼承下基類成員對(duì)派生類成員和派生類對(duì)象的可見(jiàn)性，能正確地使用繼承層次中的各種類成員。3 理解保護(hù)成員在繼承中的作用，能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用保護(hù)成員以便派生類成員可以訪問(wèn)基類的部分非公開(kāi)成員。4 理解虛基類在類的繼承層次中的作用，虛基類的引入對(duì)程序運(yùn)行時(shí)的影響，能夠?qū)κ褂锰摶惖暮?jiǎn)單程序?qū)懗龀绦蚪Y(jié)果。二、知識(shí)要點(diǎn)1. 繼承繼承是C+語(yǔ)言的一種重要機(jī)制，它允許在已定義的類的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新類。從已定義類產(chǎn)生新類的過(guò)程稱為派生。已存在的用來(lái)派生新類的類為基類，又稱父類。從已存在的類派生出的新類稱為派生類，又稱為子類。

2、如，從哺乳動(dòng)物類派生出狗類，哺乳動(dòng)物是父類，狗是子類；從汽車類派生出轎車類，汽車是父類，轎車是子類。在C+語(yǔ)言中，一個(gè)派生類可以從一個(gè)基類派生，也可以從多個(gè)基類派生。從一個(gè)基類派生的繼承稱為單繼承，從多個(gè)基類派生的繼承稱為多繼承。2. 派生類的定義格式（1）單繼承的定義格式class<派生類名>:<繼承方式><基類名><派生類新定義成員>其中：基類名是已經(jīng)定義類的名稱。派生類名是新定義的一個(gè)類的名字，它是從基類中派生的；派生類是按指定繼承方式從基類派生的，繼承方式常用的有如下3種：public 表示公有繼承private 表示私有繼承protec

3、ted 表示保護(hù)繼承在單繼承中，每個(gè)類可以有多個(gè)派生類，但是每個(gè)派生類只能有一個(gè)基類，從而形成樹(shù)形結(jié)構(gòu)。（2）多繼承的定義格式class<派生類名>:<繼承方式1><基類名1>,<繼承方式2><基類名2>,<派生類新定義成員>其中繼承方式1、繼承方式2、是3種繼承方式public、private和protected之一。多繼承與單繼承的主要區(qū)別從定義格式上看，主要是多繼承的基類多于一個(gè)。3. 派生類的3種繼承方式由下表來(lái)理解3種繼承方式的各自特點(diǎn)。基類基類內(nèi)部函數(shù)基類對(duì)象private繼承方式protected繼承方式pu

4、blic繼承方式派生類內(nèi)部函數(shù)派生類對(duì)象派生類內(nèi)部函數(shù)派生類對(duì)象派生類內(nèi)部函數(shù)派生類對(duì)象private成員可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)不可訪問(wèn)protected成員可訪問(wèn)不可訪問(wèn)可訪問(wèn)，轉(zhuǎn)為private不可訪問(wèn)可訪問(wèn)，轉(zhuǎn)為protected不可訪問(wèn)可訪問(wèn)，保持protected不可訪問(wèn)public成員可訪問(wèn)可訪問(wèn)可訪問(wèn)，轉(zhuǎn)為private不可訪問(wèn)可訪問(wèn)，轉(zhuǎn)為protected不可訪問(wèn)可訪問(wèn)，保持public可訪問(wèn)4. 派生類和基類的關(guān)系任何一個(gè)類都可以派生出很多個(gè)新類，派生類也可以再派生出新類，因此，基類和派生類是相對(duì)而言的。一個(gè)基類可以是另一個(gè)基類的派生類，這樣便

5、形成了復(fù)雜的繼承結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了類的層次。一個(gè)基類派生出一個(gè)派生類，它又做另一個(gè)派生類的基類，則原來(lái)基類為該派生類的間接基類。基類和派生類之間的關(guān)系可以有以下3種描述。（1）派生類是基類的具體化類的層次通常反映了客觀世界中某種真實(shí)的模型。基類是對(duì)若干個(gè)派生類的抽象，而派生類是基類的具體化?；惓槿×怂呐缮惖墓残?，而派生類通過(guò)增加行為將抽象類變?yōu)槟撤N有用的類型。（2）派生類是基類定義的延續(xù)先定義一個(gè)抽象基類，該基類中有些操作并未實(shí)現(xiàn)，然后定義非抽象的派生類，實(shí)現(xiàn)抽象基類中定義的操作。例如虛函數(shù)就屬于此類情況。這時(shí)派生類是抽象的基類的實(shí)現(xiàn)，既可以看成是基類定義的延續(xù)，這也是派生類的一種常用方法。

6、（3）派生類是基類的組合。在多重繼承時(shí)，一個(gè)派生類有多于一個(gè)的基類，這時(shí)派生類將是所有基類行為的組合。5. 虛基類的引入和說(shuō)明引進(jìn)虛基類的真正目的是為了解決二義性的問(wèn)題。聲明虛基類的方法是：在定義虛基類的直接派生類時(shí)，用關(guān)鍵字virtual引出基類名。6. 二義性問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)，在派生類中對(duì)基類成員的訪問(wèn)應(yīng)該是唯一的，但是由于多繼承情況下，可能造成對(duì)基類中某個(gè)成員的訪問(wèn)出現(xiàn)不唯一的情況，則稱為對(duì)基類成員訪問(wèn)的二義性問(wèn)題。由多重繼承引起的二義性問(wèn)題是指：當(dāng)一個(gè)派生類從多個(gè)基類派生，而這些基類又有一個(gè)共同的基類，則對(duì)該基類中說(shuō)明的成員進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)二義性。7. 派生類構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)（1）

7、 派生類的對(duì)象的數(shù)據(jù)成員是由基類中說(shuō)明的數(shù)據(jù)成員和派生類中說(shuō)明的數(shù)據(jù)成員共同構(gòu)成。將派生類的對(duì)象中由基類說(shuō)明的數(shù)據(jù)成員和操作所構(gòu)成的封裝體稱為基類子對(duì)象，它由基類中的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化。（2） 構(gòu)造函數(shù)不能夠被繼承，因此派生類的構(gòu)造函數(shù)必須通過(guò)調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化基類子對(duì)象。所以在定義派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)除了對(duì)自己的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化外，還必須負(fù)責(zé)調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)使基類的數(shù)據(jù)成員得以初始化，如果派生類中還有子對(duì)象時(shí)，還應(yīng)該包含對(duì)子對(duì)象初始化的構(gòu)造函數(shù)。（3） 派生類構(gòu)造函數(shù)的一般格式如下（派生類名）（<派生類構(gòu)造函數(shù)總參數(shù)表>）：<基類構(gòu)造函數(shù)>（<參數(shù)表1&

8、gt;），<子對(duì)象名>（<參數(shù)表2>）<派生類中數(shù)據(jù)成員初始化>（4） 派生類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序如下：基類的構(gòu)造函數(shù)->子對(duì)象類的構(gòu)造函數(shù)->派生類的構(gòu)造函數(shù)（5） 當(dāng)對(duì)象被刪除時(shí)，派生類的析構(gòu)函數(shù)被執(zhí)行。由于析構(gòu)函數(shù)不能被繼承，因此在執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)時(shí)，基類的析構(gòu)函數(shù)也將被調(diào)用。執(zhí)行順序是先執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)，再執(zhí)行基類的析構(gòu)函數(shù)，其順序與執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)時(shí)的順序正好相反。（6） 派生類構(gòu)造函數(shù)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題：派生類構(gòu)造函數(shù)的定義中可以省略對(duì)基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，其條件是在基類中必須有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)或者根本沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)然，如果基類中

9、沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)，那么派生類根本不必負(fù)責(zé)調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)基類的構(gòu)造函數(shù)使用一個(gè)或多個(gè)參數(shù)時(shí)，則派生類必須定義構(gòu)造函數(shù)，提供將參數(shù)傳遞給基類構(gòu)造函數(shù)的途徑。在某些情況下，派生類構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)體可能為空，僅起到參數(shù)傳遞作用。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1定義和使用類的繼承關(guān)系與定義派生類【實(shí)例1】編寫(xiě)一個(gè)學(xué)生和教師數(shù)據(jù)輸入和顯示程序，學(xué)生數(shù)據(jù)有編號(hào)、姓名、班級(jí)和成績(jī)，教師數(shù)據(jù)有編號(hào)、姓名、職稱和部門(mén)。要求將編號(hào)、姓名的輸入和顯示設(shè)計(jì)成一個(gè)類Person，并作為學(xué)生數(shù)據(jù)操作類Student和教師數(shù)據(jù)操作類Teacher的基類。題目分析：由題目可以得出需要設(shè)計(jì)一個(gè)Person基類，Teacher類和Stud

10、ent類都是由Person類派生的，即Teacher類和Student類都是由Person類繼承而來(lái)，并且Teacher類和Student類都有編號(hào)和姓名數(shù)據(jù)成員，可以把它們作為Person類的公有或保護(hù)數(shù)據(jù)成員。程序示例：#include<iostream.h>class Personprotected:char name10;int number;public: void input()cin>>name>>number;void show()cout<<name<<"t"<<number<&

11、lt;endl;class Student :public Personchar sclass10;float score;class Teacher :public Personchar dept10;char title6;void main()Student s1;Teacher t1;cout<<"Please input the name and the number of a student:"<<endl;s1.input();s1.show();cout<<"Please input the name and t

12、he number of a teacher:"<<endl;t1.input();t1.show();注意：把input和show兩個(gè)函數(shù)放在Person類中。實(shí)驗(yàn)要求：1） 上機(jī)運(yùn)行該程序。2） 為T(mén)eacher類編寫(xiě)系別和職稱的輸入/輸出函數(shù)；為Student類編寫(xiě)班級(jí)和成績(jī)的輸入/輸出函數(shù)。2熟悉不同方式下對(duì)基類成員的訪問(wèn)控制【實(shí)例2】給出下面程序的執(zhí)行結(jié)果。#include<iostream.h>class Apublic: A (int i,int j) a=i; b=j;void move(int x,int y) a+=x;b+=y;void

13、show()cout<<"("<<a<<","<<b<<")"<<endl;private:int a,b;class B : public Apublic: B(int i,int j,int k,int l) : A(i,j) x=k; y=l;void show()cout<<x<<","<<y<<endl;void fun() move(3,5);void f1() A:show();pr

14、ivate:int x,y;void main()A a(1,2);a.show();B b(3,4,5,6);b.fun();b.show();b.f1();運(yùn)行結(jié)果：（1，2）（5，6）（6，9）注意：（1）類A和類B中的數(shù)據(jù)成員都是私有屬性，故對(duì)它們的訪問(wèn)只能通過(guò)成員函數(shù)。（2）注意對(duì)象的初始化方法。實(shí)驗(yàn)要求：上機(jī)運(yùn)行程序，并修改已知數(shù)據(jù)，分析結(jié)果?！緦?shí)例3】指出下面程序的錯(cuò)誤并改正之。#include<iostream.h>class Pointint x,y;public: Point (int xx,int yy)x=xx;y=yy;void add(int xa,in

15、t ya)x+=xa;y+=ya;void show()cout<<"x="<<x<<","<<"y="<<y<<endl;class Rect:private Pointint len,width;public: Rect (int x,int y,int ll,int ww) : Point (x,y)len=ll;width=ww;void showRect()show();cout<<"length="<<len

16、<<","<<"width="<<width<<endl;void main()Rect rect(0,2,3,6);rect.add(4,5);rect.showRect();題目分析：一個(gè)類被私有繼承之后，其成員在派生類中訪問(wèn)屬性會(huì)變?yōu)閜rivate，因而在派生類的對(duì)象rect不能直接訪問(wèn)基類的成員函數(shù)add。有兩種改正的方法：第一改變繼承方式；第二在派生類中重新定義add函數(shù)。實(shí)驗(yàn)要求：1） 上機(jī)運(yùn)行該程序，分析給出的錯(cuò)誤提示。2） 按照上面兩種方法，改正程序，程序編譯通過(guò)后，給出運(yùn)行結(jié)果。3.分析下

17、列程序中的訪問(wèn)權(quán)限，并回答所提的問(wèn)題#include<iostream.h>class Aint i1;public: void f1();private:int j1;class B : public Aint i2;public: void f2();private:int j2;class C : public Bint i3;public: void f3();private:int j3;void main()A a;B b;C c;回答下列問(wèn)題：（1） 派生類B中成員函數(shù)f2能否訪問(wèn)基類A中的成員函數(shù)f1和數(shù)據(jù)成員i1、j1？（2） 派生類B的對(duì)象b能否訪問(wèn)基類A中的成

18、員函數(shù)f1和數(shù)據(jù)成員i1、j1？（3） 派生類C中成員函數(shù)f3能否訪問(wèn)直接基類B中的成員函數(shù)f2和數(shù)據(jù)成員j2？能否訪問(wèn)間接基類A中的成員函數(shù)f1和數(shù)據(jù)成員i1、j1？（4） 派生類C的對(duì)象c能否訪問(wèn)直接基類B中的成員函數(shù)f2和數(shù)據(jù)成員j2？能否訪問(wèn)間接基類A中的成員函數(shù)f1和數(shù)據(jù)成員i1、j1？ （5） 從對(duì)（1）（4）問(wèn)題的回答可以得出對(duì)公有繼承有什么結(jié)論？（在公有繼承時(shí)，派生類的成員函數(shù)可以訪問(wèn)基類中的公有成員和保護(hù)成員，派生類的對(duì)象僅可以訪問(wèn)基類中的公有成員。）4.利用虛基類解決二義性問(wèn)題【實(shí)例4】 同一基類被多次繼承產(chǎn)生的二義性#include<iostream.h>cl

19、ass Xprotected: int a;public: X()a=10;class X1 : public Xpublic: X1()cout<<"X1 "<<a<<"n"class X2 : public Xpublic: X2()cout<<"X2 "<<a<<"n"class y : public X1, public X2public: y()cout<<X1:a<<"n"cout<

20、<X2:a<<"n"void main()y obj;四、思考與練習(xí)1. 在什么情況下會(huì)發(fā)生二義性問(wèn)題？如何解決二義性問(wèn)題？2. 派生類構(gòu)造函數(shù)和基類構(gòu)造函數(shù)有什么關(guān)系？3. 定義一個(gè)哺乳動(dòng)物類Mammal，并從中派生出一個(gè)狗類Dog，下面給出Mammal類的定義，要求：（1） 添加Dog類的顏色數(shù)據(jù)成員，訪問(wèn)屬性為私有，通過(guò)SetColor和GetColor成員函數(shù)來(lái)對(duì)顏色進(jìn)行設(shè)置和獲取。（2） 分別為基類和派生類添加相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)（有參、無(wú)參）和析構(gòu)函數(shù)，并進(jìn)行測(cè)試。class Mammalprotected:int itsAge;int itsWeight;public:int