C++-類的繼承和派生ppt課件

1、第四章繼承和派生-4.1繼承和派生的概念面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)有4個(gè)主要特點(diǎn): 抽象、封裝、繼承和多態(tài)性。在本章中主要介紹有關(guān)繼承的知識(shí)，在下一章中將介紹多態(tài)性。C+語(yǔ)言提供了類的繼承機(jī)制，解決了軟件重用問(wèn)題。4.1.1 繼承與派生的概念一個(gè)類中包含了若干數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。在不同的類中，數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是不相同的。但有時(shí)兩個(gè)類的內(nèi)容基本相同或有一部分相同。-類的繼承：一個(gè)新類從已存在的類那里獲得該類已有的特性叫作類的繼承。已存在的類叫作父類，也叫作基類。產(chǎn)生的新類叫作子類或派生類。類的派生：從一個(gè)已有的類那里產(chǎn)生一個(gè)新類的過(guò)程叫類的派生。已存在的類叫作父類，也叫作基類。產(chǎn)生的新類叫作派生類或子類

2、。類的繼承和派生是同一概念，前者是從子類的角度來(lái)說(shuō)，后者是從父類的角度來(lái)說(shuō)的。我們通常說(shuō)子類繼承了父類。父類派生了子類。-描述各級(jí)學(xué)生的類的繼承關(guān)系如下圖：基類與派生類的關(guān)系：派生類是基類的具體化，基類則是派生類的抽象一個(gè)派生類的對(duì)象也是一個(gè)基類的對(duì)象。應(yīng)該具有基類的一切屬性和方法。派生類除了具有基類的一切屬性和方法外，還可以有自己所特有的屬性和方法。4.1.2 派生類和基類的關(guān)系-4.1.3 單繼承與多繼承單繼承：一個(gè)派生類只從一個(gè)基類繼承。多重繼承：一個(gè)派生類從兩個(gè)或多個(gè)基類繼承。-4.2 派生類的聲明方式聲明派生類的一般形式為class 派生類名: 繼承方式 基類名派生類新增加的成員 ;

3、繼承方式包括: public(公有的),private(私有的)和protected(受保護(hù)的)，此項(xiàng)是可選的，如果不寫(xiě)此項(xiàng)，則默認(rèn)為private(私有的)。如下程序演示了類Rectangle(四邊形)由類Point繼承而來(lái)。-void SetPoint(int x,int y)this-x=x;this-y=y;void MovePoint(int dx,int dy)x+=dx;y+=dy;void ShowPoint()cout(x,y);/Point.h#include #include using namespace std;class Pointprivate:int x,y;p

4、ublic:int GetX()return x;int GetY()return y;-void SetRect(int x,int y,int w,int h)SetPoint(x,y);width=w;height=h;void ShowRect()cout左上角坐標(biāo)為:;ShowPoint();coutendl;cout寬為：widthendl;cout長(zhǎng)為：heightendl;/Rectangle.h#include #include Point.husing namespace std;class Rectangle:public Pointprivate:int width;i

5、nt height;public:int GetWidth()return width;int GetHight()return height;-/main.cpp#include Rectangle.hvoid main()Rectangle r;r.SetRect(0,0,10,20);r.ShowRect();r.MovePoint(10,10);r.ShowRect();-4.3 派生類的構(gòu)成派生類中的成員包括從基類繼承過(guò)來(lái)的成員和自己增加的成員兩大部分。在基類中包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)(或稱數(shù)據(jù)與方法)兩部分，派生類分為兩大部分: 一部分是從基類繼承來(lái)的成員，另一部分是在聲明派生類時(shí)增

6、加的部分。每一部分均分別包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。-如果在派生類中定義了和基類中同名函數(shù)（函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)和類型可以相同也可以不相同），則派生類中的函數(shù)會(huì)隱藏基類的同名函數(shù)。在派生類中不能直接訪問(wèn)基類中的同名函數(shù)。（注意與重載的區(qū)別。在同一個(gè)類中的同名不同參函數(shù)為重載函數(shù)）如程序PointRect1所示：-4.4繼承方式派生類的繼承方式有三種：public,private,protected。不同的繼承方式?jīng)Q定了基類成員在派生類中的訪問(wèn)屬性。繼承方式基類中的訪問(wèn)屬性派生類中的訪問(wèn)屬性publicpublicpublicprotectedprotectedprivate不可訪問(wèn)privatepubli

7、cprivateprotectedprivateprivate不可訪問(wèn)protectedpublicprotectedprotectedprotectedprivate不可訪問(wèn)-4.4.1類的保護(hù)成員前面介紹過(guò)類的成員(數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù))的訪問(wèn)屬性有私有的(private)的和公有的(public的)。另外還提到類的訪問(wèn)屬性也可以有保護(hù)的(protected的)。類中的protected成員與private成員一樣，只能在本類的成員函數(shù)中訪問(wèn)，不能在類外通過(guò)對(duì)象來(lái)訪問(wèn)。但通過(guò)上面的表中可以看出當(dāng)類派生時(shí)，基類的private成員在派生類中是不可訪問(wèn)的。而基類的protected成員在派生類中

8、隨繼承方式的不同而不同。-class Drived:public Baseprotected:int j;public:void Fun()i=20;#include using namespace std;class Baseprotected:int i;public:void F();void main()Drived d;-4.5 派生類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)的主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)成員初始化。在設(shè)計(jì)派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，不僅要考慮派生類所增加的數(shù)據(jù)成員的初始化，還應(yīng)當(dāng)考慮基類的數(shù)據(jù)成員初始化。也就是說(shuō)，希望在執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，使派生類的數(shù)據(jù)成員和基類的數(shù)據(jù)成員同時(shí)都被初始化。解決

9、這個(gè)問(wèn)題的思路是: 在執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)注意：派生類繼承基類的除構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)以外的所有函數(shù)。-4.4.1 簡(jiǎn)單的派生類的構(gòu)造函數(shù)簡(jiǎn)單的派生類:只有一個(gè)基類，而且只有一級(jí)派生(只有直接派生類，沒(méi)有間接派生類)，在派生類的數(shù)據(jù)成員中不包含基類的對(duì)象(即子對(duì)象)。簡(jiǎn)單派生類中我們一般采用在派生類的構(gòu)造函數(shù)初始化列表中調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)對(duì)繼承基類的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化。其一般形式為:派生類構(gòu)造函數(shù)名（總參數(shù)表列）: 基類構(gòu)造函數(shù)名（參數(shù)表列） 派生類中新增數(shù)據(jù)成員初始化語(yǔ)句、簡(jiǎn)單派生類的構(gòu)造函數(shù)的形式-#include #includeusing namespace st

10、d;class Student public: Student(int n,string nam,char s) num=n;name=nam;sex=s; Student( ) protected: int num; string name; char sex ; ;-class Student1: public Student public: Student1(int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s) age=a; addr=ad;void show( )coutnum: numendl;coutname: name

11、endl;coutsex: sexendl;coutage: ageendl;coutaddress: addrendlendl;Student1( ) private: int age; string addr; ;-在main函數(shù)中，建立對(duì)象stud1時(shí)指定了5個(gè)實(shí)參。它們按順序傳遞給派生類構(gòu)造函數(shù)Student1的形參。然后，派生類構(gòu)造函數(shù)將前面3個(gè)傳遞給基類構(gòu)造函數(shù)的形參。-、簡(jiǎn)單派生類的構(gòu)造函數(shù)的幾點(diǎn)說(shuō)明a.定義派生類的對(duì)象時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用派生類構(gòu)造函數(shù)之前會(huì)先調(diào)用其基類的構(gòu)造函數(shù)?；惖臉?gòu)造函數(shù)是在派生類的構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中給出。如果在初始化列表中沒(méi)顯式給出調(diào)用語(yǔ)句則調(diào)用基類的默

12、認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。 例如前例中派生類的構(gòu)造函數(shù)為：Student1(int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s)如果在main函數(shù)中定義一個(gè)Student1類的對(duì)象時(shí)。系統(tǒng)會(huì)先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。然后執(zhí)行Student1的構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)的代碼完成對(duì)派生類成員的構(gòu)造。如果Student1類的構(gòu)造函數(shù)改為Student1(int n,string nam,char)則會(huì)先調(diào)用基類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。-.當(dāng)派生類構(gòu)造函數(shù)在類外定義時(shí)，則只在類外的函數(shù)定義處加上調(diào)用基類的初始化列表。在類內(nèi)申明的地方不加.由前面例題中的構(gòu)造函數(shù)Student1(

13、int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s)可以看出派生類的構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中是在調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)而不是在申明或定義基類的構(gòu)造函數(shù)。所以Student1中的五個(gè)參數(shù)是形參(帶參數(shù)類型)，而其初始化列表中的Student的三個(gè)參數(shù)是實(shí)參（不帶有類型），這些實(shí)參取自Student1，所以Studen中的三個(gè)參數(shù)也可以為常數(shù)。例如可將Student1的構(gòu)造函數(shù)改為： Student1(string nam，char s，int a，string ad):Student(10010，nam，s);.在派生類對(duì)象釋放時(shí)先執(zhí)行派生

14、類的析構(gòu)函數(shù)，然后執(zhí)行基類的析構(gòu)函數(shù)。-例題：定義一個(gè)點(diǎn)類Point.由Point派生出一個(gè)圓類Circle/Point.h文件#ifndef POINT_H#define POINT_Hclass Pointprotected:float x;float y;public:Point()x=0; y=0;Point(float x,float y);void Show();#endif/Point.cpp文件#include #include Point.husing namespace std;Point:Point(float x,float y)this-x=x;this-y=y;vo

15、id Point:Show()cout(x,y)endl;-/Circle.h文件#ifndef CIRCLE_H#define CIRCLE_H#include #include Point.husing namespace std;class Circle:public Pointprotected:float r;public:Circle(float x,float y,float r);void Show();float GetArea();float GetLength();#endif/Circle.cpp文件#include #include CirCle.husing nam

16、espace std;Circle:Circle(float x,float y,float r):Point(x,y)this-r=r;void Circle:Show()cout圓心為:;Point(x,y).Show();cout半徑為:rendl;float Circle:GetArea()return 3.14159*r*r;float Circle:GetLength()return 3.14159*2*r;-4.5.2 有子對(duì)象的派生類的構(gòu)造函數(shù)類的數(shù)據(jù)成員中還可以包含類對(duì)象。例如前面的Student1類繼承自Student類，我們可以在Student1類中加入一個(gè)Student

17、類的對(duì)象來(lái)表示該同學(xué)所在班的班長(zhǎng)。如下程序所示：#include #include using namespace std;class Studentpublic: Student(int n, string nam ) num=n;name=nam; void display( ) coutnum:numendlname:nameendl;protected: int num; string name;-class Student1: public Student public:Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, str

18、ing ad):Student(n,nam),monitor(n1,nam1) age=a; addr=ad;void show( )cout學(xué)生信息為:endl;display(); coutage: ageendl; coutaddress: addrendl; cout班長(zhǎng)為:endl;monitor.display( );private: Student monitor; int age; string addr;-int main( )Student1 stud1(10010,Wang-li,10001,Li-sun,19,115 Beijing Road,Shanghai);stu

19、d1.show( ); return 0;派生類構(gòu)造函數(shù)的任務(wù)應(yīng)該包括3個(gè)部分: （1） 對(duì)基類數(shù)據(jù)成員初始化；（2） 對(duì)子對(duì)象數(shù)據(jù)成員初始化；（3） 對(duì)派生類數(shù)據(jù)成員初始化。其中前兩個(gè)必須放在派生類的構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中進(jìn)行，第(3)個(gè)可以在函數(shù)體中也可以在初始化列表中進(jìn)行。-定義派生類構(gòu)造函數(shù)的一般形式為派生類構(gòu)造函數(shù)名（總參數(shù)表列）: 基類構(gòu)造函數(shù)名（參數(shù)表列），子對(duì)象名(參數(shù)表列) 派生類中新增數(shù)成員據(jù)成員初始化語(yǔ)句執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)的順序是: 調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)，對(duì)基類數(shù)據(jù)成員初始化； 調(diào)用子對(duì)象構(gòu)造函數(shù)，對(duì)子對(duì)象數(shù)據(jù)成員初始化； 再執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)本身，對(duì)派生類數(shù)據(jù)成員初始化。以

20、上次序是固定的，不會(huì)因?yàn)榛悩?gòu)造函數(shù)調(diào)用寫(xiě)在前面還是子對(duì)象名寫(xiě)在前面而改變。-例題：定義一個(gè)點(diǎn)類Point.由Point派生出一個(gè)圓類Circle/Point.h文件#ifndef POINT_H#define POINT_Hclass Pointprotected:float x;float y;public:Point()x=0; y=0;Point(float x,float y);void Show();#endif/Point.cpp文件#include #include Point.husing namespace std;Point:Point(float x,float y)t

21、his-x=x;this-y=y;void Point:Show()cout(x,y)endl;4.5.3 多層派生時(shí)的構(gòu)造函數(shù)-/Circle.h文件#ifndef CIRCLE_H#define CIRCLE_H#include #include Point.husing namespace std;class Circle:public Pointprotected:float r;public:Circle(float x,float y,float r);void Show();float GetArea();float GetLength();#endif/Circle.cpp文件

22、#include #include CirCle.husing namespace std;Circle:Circle(float x,float y,float r):Point(x,y)this-r=r;void Circle:Show()cout圓心為:;Point(x,y).Show();cout半徑為:rh=h;void Show();float GetArea();float GetVolume();#endif-/Column.cpp#include Column.h#include using namespace std;void Column:Show()Circle:Sho

23、w();cout高為：hendl;float Column:GetArea()return 2*Circle:GetArea()+GetLength()*h;float Column:GetVolume()return Circle:GetArea()*h;-在多層派生的情況下：派生類的構(gòu)造函數(shù)初始化列表中只須寫(xiě)出其上一層派生類的構(gòu)造函數(shù)，不要再寫(xiě)上其間接子類的構(gòu)造函數(shù)。-4.5.4 派生類的析構(gòu)函數(shù)在派生時(shí)，派生類是不能繼承基類的析構(gòu)函數(shù)的，也需要通過(guò)派生類的析構(gòu)函數(shù)去調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。在派生類中可以根據(jù)需要定義自己的析構(gòu)函數(shù)，用來(lái)對(duì)派生類中所增加的成員進(jìn)行清理工作?；惖那謇砉ぷ魅匀挥苫?/p>

24、類的析構(gòu)函數(shù)負(fù)責(zé)。在執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)和子對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)，對(duì)基類和子對(duì)象進(jìn)行清理。調(diào)用的順序與構(gòu)造函數(shù)正好相反: 先執(zhí)行派生類自己的析構(gòu)函數(shù)，對(duì)派生類新增加的成員進(jìn)行清理，然后調(diào)用子對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)，對(duì)子對(duì)象進(jìn)行清理，最后調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)，對(duì)基類進(jìn)行清理。-4.6 多重繼承前面討論的是單繼承，即一個(gè)類是從一個(gè)基類派生而來(lái)的。實(shí)際上，常常有這樣的情況: 一個(gè)派生類有兩個(gè)或多個(gè)基類，派生類從兩個(gè)或多個(gè)基類中繼承所需的屬性。C+為了適應(yīng)這種情況，允許一個(gè)派生類同時(shí)繼承多個(gè)基類。這種行為稱為多重繼承(multiple inheritance)。4.6.1 聲明多重繼承

25、的方式聲多重繼承子類的方法和單繼承相似，只是在標(biāo)明子類的位置將繼承的父類都寫(xiě)上，且以豆號(hào)隔開(kāi)。例如類多重繼承了類A,B,C則申明類的方法如下：class D:public A,protected B,private C類新增加的成員-多重繼承的子類具有多個(gè)父類，子類中具有所有父類的所有成員。且對(duì)多個(gè)父類可以有不同的繼承方式，不同的繼承方式?jīng)Q定了繼承而來(lái)的父類的成員在子類中的訪問(wèn)屬性的不同。4.6.2 多重繼承的派生類的構(gòu)造函數(shù)多重繼承派生類的構(gòu)造函數(shù)形式與單繼承時(shí)的構(gòu)造函數(shù)形式基本相同，只是在初始列表中包含多個(gè)基類構(gòu)造函數(shù)。形式如下：派生類構(gòu)造函數(shù)名(總參數(shù)表列): 基類1構(gòu)造函數(shù)(參數(shù)表列)

26、, 基類2構(gòu)造函數(shù)(參數(shù)表列), 基類3構(gòu)造函數(shù) (參數(shù)表列) 派生類中新增數(shù)據(jù)成員成員初始化語(yǔ)句-派生類構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序同樣為: 先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，再執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)體。調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)的順序是按照聲明派生類時(shí)基類出現(xiàn)的順序，與構(gòu)造函數(shù)初始化列表中基類的排列順序無(wú)關(guān)。#include #include using namespace std;class Teacherpublic: Teacher(string nam,int a, string t) name=nam;age=a;title=t;void display( ) coutname:nameendl;coutag

27、eageendl;couttitle:titleendl;-protected: string name; int age; string title; ;class Student public:Student(string nam,char s,float sco)name1=nam;sex=s;score=sco; void display1( ) coutname:name1endl;coutsex:sexendl;coutscore:scoreendl;-protected: string name1;char sex;float score; ;class Graduate:pub

28、lic Teacher,public Student public:Graduate(string nam,int a,char s, string t,float sco,float w): Teacher(nam,a,t),Student(nam,s,sco),wage(w) void show( ) coutname:nameendl; coutage:ageendl; coutsex:sexendl; coutscore:scoreendl; couttitle:titleendl; coutwages:wageendl; -private: float wage; ;int main

29、( )Graduate grad1(Wang-li,24,m,assistant,89.5,1234.5);grad1.show( );return 0;在兩個(gè)基類中分別用name和name1來(lái)代表姓名，其實(shí)這是同一個(gè)人的名字，從Graduate類的構(gòu)造函數(shù)中可以看到總參數(shù)表中的參數(shù)nam分別傳遞給兩個(gè)基類的構(gòu)造函數(shù)，作為基類構(gòu)造函數(shù)的實(shí)參。-解決這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)好方法: 在兩個(gè)基類中可以都使用同一個(gè)數(shù)據(jù)成員名name，而在show函數(shù)中引用數(shù)據(jù)成員時(shí)指明其作用域，如coutname:Teacher:nameendl;這就是惟一的，不致引起二義性，能通過(guò)編譯，正常運(yùn)行。通過(guò)這個(gè)程序還可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)

30、問(wèn)題: 在多重繼承時(shí)，從不同的基類中會(huì)繼承一些重復(fù)的數(shù)據(jù)。如果有多個(gè)基類，問(wèn)題會(huì)更突出。在設(shè)計(jì)派生類時(shí)要細(xì)致考慮其數(shù)據(jù)成員，盡量減少數(shù)據(jù)冗余。4.6.3 多重繼承引起的二義性問(wèn)題-多重繼承可以反映現(xiàn)實(shí)生活中的情況，能夠有效地處理一些較復(fù)雜的問(wèn)題，使編寫(xiě)程序具有靈活性，但是多重繼承也引起了一些值得注意的問(wèn)題，它增加了程序的復(fù)雜度，使程序的編寫(xiě)和維護(hù)變得相對(duì)困難，容易出錯(cuò)。其中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是繼承的成員同名而產(chǎn)生的二義性(ambiguous)問(wèn)題。a)多個(gè)基類中有同名成員-#include #include using namespace std;class Aprotected:int a;pu

31、blic:A(int a)this-a=a;void display( )coutA:a=aa=a;void display( )coutB:a=ab=b;void show()A:display(); B:display();coutC:b=bendl;void main()C c(1,2,3);/c.display(); 二義性；c.show();c.B:display();-所以類中數(shù)據(jù)成員全名應(yīng)該為下圖所示：-b)多個(gè)基類和派生類中都有同名成員class C :public A,public Bprivate: int a;public:C(int Aa,int Ba,int Ca):

32、A(Aa),B(Ba)a=Ca;void display()A:display();B:display();coutC:a=aendl;將前面的類改為如下的形式：-這時(shí)類的成員構(gòu)成如左圖所示；在類中有三個(gè)a,三個(gè)display()函數(shù)。思考：如下的main函數(shù)能否執(zhí)行：void main()C c(1,2,3);c.display();c.A:display();c.B:display();這時(shí)c.dispaly是可以執(zhí)行的。原因是類中提供的display函數(shù)隱藏了基類和基類中的display函數(shù)。所以直接訪問(wèn)display函數(shù)是在訪問(wèn)類中新增加的成員函數(shù)display();-C）如果類A和類

33、B是從同一個(gè)基類派生的-前面提到派生類的對(duì)象也是基類的對(duì)象，因?yàn)榕缮愔欣^承了基類中的所有成員（除構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)）。準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是：公有派生類的對(duì)象是基類的對(duì)象。因?yàn)橹挥泄信缮愔谐蓡T的訪問(wèn)屬性與基類完全相同。基類能實(shí)現(xiàn)的功能在公有派生類中一定能夠?qū)崿F(xiàn)。4.7 基類與派生類的轉(zhuǎn)換基本數(shù)據(jù)類型在一定條件下可以進(jìn)行類型轉(zhuǎn)化，那么基類對(duì)象與派生類對(duì)象之間是不是也可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化？由于公有派生類對(duì)象也是基類的對(duì)象，所以派生類對(duì)象可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為基類對(duì)象。表現(xiàn)在以下幾方面：-#include #include using namespace std;class Personpublic:Person(s

34、tring nam,char s,int a)name=nam;sex=s;age=a;Person()diplay()cout姓名：nameendl;cout性別：sexendl;cout年齡：ageendl;protected: string name;char sex;int age;-class Teacher: public Person public: Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)title=t; Teacher() diplay()Person:diplay();cout職稱：diplay();用派生類對(duì)象的地址來(lái)初始化基類指針后，只能通過(guò)該指針訪問(wèn)派生類中繼承的基類的成員。不能訪問(wèn)派生類中增加的成員。-()