《C++程序設計教程》PPT Chapter-10

第10章繼承、多態(tài)和虛函數(shù)皮德常nuaacs@126.com110.1繼承繼承是OOP程序設計中很重要的一個方面。繼承易于擴充現(xiàn)有類以滿足新的應用。將已有的類稱之為父類，也稱基類，將新產(chǎn)生的類稱為子類，也稱為導出類或派生類。導出類不做任何改變地繼承了基類中的所有變量和函數(shù)（構造函數(shù)和析構函數(shù)除外），并且還可以增加新的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)，從而使導出類比基類更為特殊化。Example:例10-1.2//Contentsofgrade.hclassGrade{ charletter; floatscore; voidcalcGrade();public: voidsetScore(floats){score=s;calcGrade();} floatgetScore(){returnscore;} chargetLetter(){returnletter;}};3//Contentsofgrade.cpp

#include"grade.h"http://DefinitionofmemberfunctionGrade::calcGradevoidGrade::calcGrade(){ if(score>89) letter='A'; elseif(score>79)letter='B'; elseif(score>69)letter='C'; elseif(score>59)letter='D'; elseletter='F';}4//Contentsoftest.h#include"grade.h"classTest:

publicGrade{

int

numQuestions; float pointsEach;

int

numMissed;public: Test(int,int);};5//Contentsoftest.cpp#include"test.h"http://參數(shù)q代表問題的個數(shù)，m代表答錯的題數(shù).Test::Test(intq,intm){ floatnumericGrade;

numQuestions=q;

numMissed=m;

pointsEach=100.0f/numQuestions;

numericGrade=100.0f-numMissed*pointsEach;

setScore(numericGrade);}6#include"test.h"voidmain(){ intquestions,missed;

cout<<"Howmanyquestions?";

cin>>questions;

cout<<"Howmanyquestionsmissed?";

cin>>missed; Testexam(questions,missed); cout.precision(2);

cout<<"\nThescoreis"<<exam.getScore();

cout<<"\nThegradeis"<<exam.getLetter();}7上例中，父類中的公有成員在子類中仍是公有的，它們可以和子類中的公有成員一樣被訪問。但反過來是錯誤的，基類對象或基類中的某個函數(shù)不能調用子類中的函數(shù)。classBadBase

{ intx;public:

BadBase(){x=getVal();}//Error};classDerived:public

BadBase

{ inty;public: Derived(intz){y=z;}

int

getVal(){returny;}};810.2保護成員和類的訪問基類中的保護成員和私有成員比較類似，唯一的區(qū)別是：子類不可訪問基類中的私有成員，但可訪問基類中的保護成員。在公有繼承或保護繼承的情況下，子類能訪問基類的protected成員。Example:

例10-29//Contentsofgrade2.hclassGrade{protected:

charletter; floatscore; voidcalcGrade();public: voidsetScore(floats){score=s;calcGrade();} floatgetScore(){returnscore;} chargetLetter(){returnletter;}};10//Contentsoftest2.h#include"grade2.h"classTest:publicGrade{

int

numQuestions; float pointsEach;

int

numMissed;public: Test(int,int);

voidadjustScore();//新增加的函數(shù)};11//Contentsoftest2.cpp#include"test2.h"http://構造函數(shù)略voidTest::adjustScore(){ if((score-int(score))>=0.5f){ score+=0.5;

calcGrade(); }}who12繼承方式基類成員在子類中的表現(xiàn)private1．基類的私有成員在子類中不可訪問；2．基類的保護成員變成了子類中的私有成員；3．基類的公有成員變成了子類中的私有成員。protected1．基類的私有成員在子類中不可訪問；2．基類的保護成員變成了子類中的保護成員；3．基類的公有成員變成了子類中的保護成員。public1．基類的私有成員在子類中不可訪問；2．基類的保護成員變成了子類中的保護成員；3．基類的公有成員變成了子類中的公有成員。13private:xprotected:ypublic:zprivate:xprotected:ypublic:zprivate:xprotected:ypublic:zxisinaccessibleprivate:yprivate:zxisinaccessibleprotected:yprotected:zxisinaccessibleprotected:ypublic:zprivatebaseclassprotectedbaseclasspublicbaseclassExample:14注意如果省略了繼承修飾符，那么就是私有繼承: classTest:Grade不要將繼承修飾符與成員的訪問修飾符相混淆：成員訪問修飾符是規(guī)定類外語句能否訪問類中的成員，而繼承修飾符是為了限定基類成員在子類中的表現(xiàn)。1510.3構造函數(shù)和析構函數(shù)當基類和子類都有構造函數(shù)時，如果定義一個子類對象，那么首先要調用基類的構造函數(shù)，然后再調用子類的構造函數(shù)；析構函數(shù)的調用次序與此相反，即先調用子類的析構函數(shù)，然后再調用基類的析構函數(shù)。Example:

例10-3.16classBaseDemo{public:

BaseDemo() {cout<<"InBaseDemoconstructor.\n";} ~BaseDemo() {cout<<"InBaseDemodestructor.\n";}};classDeriDemo:publicBaseDemo{public:

DeriDemo() {cout<<"InDeriDemoconstructor.\n";} ~DeriDemo() {cout<<"InDeriDemodestructor.\n";}};17voidmain(){

cout<<"下面定義一個DerivedDemo

類對象\n";

DerivedDemoobject;//定義一個對象

cout<<"下面將要結束程序

\n";}Output：下面定義一個DerivedDemo

類對象調用基類BaseDemo的構造函數(shù)調用子類DerivedDemo

的構造函數(shù)下面將要結束程序調用子類DerivedDemo

的析構函數(shù)調用基類BaseDemo的析構函數(shù)1810.3.2向基類的構造函數(shù)傳參數(shù)如果基類和子類都有缺省的構造函數(shù)，它們的調用是自動完成的，這是一種隱式調用。如果基類的構造函數(shù)帶有參數(shù)，那么必須讓子類的構造函數(shù)顯式調用基類的構造函數(shù)，并且向基類構造函數(shù)傳遞適當?shù)膮?shù)。

Example:例10-419classRectangle{protected: floatwidth,length,area;public: Rectangle(){width=length=area=0.0f;}

Rectangle(floatw,floatl)

{ width=w;length=l; area=width*length; } floatgetArea(){returnarea;} floatgetLen(){returnlength;} floatgetWidth(){returnwidth;}};20classCube:publicRectangle{protected: floatheight,volume;public:

Cube(float,float,float); floatgetHeight(){returnheight;} floatgetVol(){returnvolume;}};Cube::Cube(floatw,floatl,floath):Rectangle(w,l){ height=h;volume=area*height;}21Note如果基類沒有缺省的構造函數(shù)，那么子類必須至少具有一個帶參的構造函數(shù)，以便向基類構造函數(shù)傳遞參數(shù)。2210.3.3初始化列表的作用1.

如果類之間具有繼承關系，子類必須在其初始化列表中調用基類的構造函數(shù)。例：classBase{ Base(intx);}; classDerived:publicBase{

Derived(intx,inty):Base(x)

{ /*…*/} };2310.3.3初始化列表的作用2.

類中的const常量只能在初始化列表中進行初始化，而不能在函數(shù)體內用賦值的方式來初始化。classBase{ constintSIZE;

Base(intsize):SIZE(size)

{/*…*/}};Baseone(100);2410.3.3初始化列表的作用3.

對象類型的成員的初始化放在初始化列表中，則效率較高，反之較低；基本類型變量的初始化可以在初始化列表中，也可在構造函數(shù)中，效率上沒區(qū)別。classBase{ Base();

Base(constBase&other);}；classDerived{ BaseB_Member;public:

Derived(constBase&a);};構造函數(shù)的實現(xiàn)：Derived::Derived(constBase&b):B_Member(b){/*…*/}也可這樣實現(xiàn)，但效率較低。Derived::Derived(constBase&b){B_Member=b;}2510.4覆蓋基類的函數(shù)成員重載的特點：(1)重載表現(xiàn)為有多個函數(shù)，它們的名字相同，但參數(shù)不全相同；(2)重載可以出現(xiàn)在同一個類中，也可出現(xiàn)在具有繼承關系的父類與子類中；(3)重載也可表現(xiàn)為外部函數(shù)的形式。2610.4覆蓋基類的函數(shù)成員覆蓋的特點：(1)覆蓋一定出現(xiàn)在具有繼承關系的基類和子類之間；(2)覆蓋除了要求函數(shù)名完全相同，還要求相應的參數(shù)個數(shù)和類型也完全相同；(3)當進行函數(shù)調用時，子類對象所調用的是子類中定義的函數(shù)；(4)覆蓋是C++多態(tài)性的部分體現(xiàn)。27classMileDist

{protected:floatmiles;public: voidsetDist(floatd){miles=d;} floatgetDist(){returnmiles;}};classFeetDist:publicMileDist

{ protected:floatfeet;public: voidsetDist(float); floatgetDist(){returnfeet;} floatgetMiles(){returnmiles;}};28voidFeetDist::setDist(floatft){ feet=ft;

//Callbaseclassfunction

MileDist::setDist(feet/5280);}voidmain(){FeetDistfeet;floatft;

cout<<"Adistanceinfeetandconvertittomiles:";

cin>>ft;

feet.setDist(ft);

cout<<feet.getDist()<<"feetequals";

cout<<feet.getMiles()<<"miles.\n";}2910.5虛函數(shù)函數(shù)覆蓋體現(xiàn)了一定的多態(tài)性。但是，簡單的函數(shù)覆蓋并不能稱為真正的多態(tài)性。Example:例10-730classMileDist{protected: floatmiles;public: voidsetDist(floatd){miles=d;} floatgetDist(){returnmiles;} floatsquare(){returngetDist()*getDist();}};who31classFeetDist:publicMileDist

{protected: floatfeet;public: voidsetDist(float); floatgetDist(){returnfeet;} floatgetMiles(){returnmiles;}};voidFeetDist::setDist(floatft){ feet=ft;

MileDist::setDist(feet/5280);}32voidmain(){ FeetDistfeet; floatft;

cout<<"Adistanceinfeettomiles:";

cin>>ft;

feet.setDist(ft); cout.precision(1); cout.setf(ios::fixed);

cout<<feet.getDist()<<"feetequals";

cout<<feet.getMiles()<<"miles.\n";

cout<<feet.getDist()<<"squarefeetis";

cout<<feet.square()<<"totalfeet.\n";}33運行結果：

Adistanceinfeettomiles:52805280.0feetequals1.0miles.5280.0squarefeetis1.0totalfeet.錯誤的原因：C++編譯器在缺省情況下，對函數(shù)成員的調用實施的是靜態(tài)連編（也稱靜態(tài)綁定）。解決方法：將getDist設置為虛函數(shù)。對于虛函數(shù)，編譯器完成的是動態(tài)連編（也稱動態(tài)綁定），即對函數(shù)的調用是在運行時確定的。OOP:

覆蓋和重載不能體現(xiàn)真正的多態(tài)性，只有虛函數(shù)才是多態(tài)性的表現(xiàn)。不支持多態(tài)性的語言，就不能稱為OOP。3410.6純虛函數(shù)和抽象類純虛函數(shù)是在基類中聲明的虛函數(shù)，沒有函數(shù)體，要求繼承基類的子類必須覆蓋它。帶有純虛函數(shù)的類稱為抽象類，不能定義抽象類的對象。派生類可以根據(jù)自己的需要，分別覆蓋它，從而實現(xiàn)真正意義上的多態(tài)性。格式:virtualvoidshowInfo()=0;35classStudent//例10-9{protected: charname[51];

inthours;public: Student(){name[0]=hours=0; } voidsetName(char*n){strcpy(name,n);} //Purevirtualfunction

virtualvoidsetHours()=0; virtualvoidshowInfo()=0;};36classCsStudent:publicStudent{ int

mathHours,csHours;public: voidsetMathHours(int

mh){mathHours=mh;} voidsetCsHours(int

csh){csHours=csh;} voidsetHours() { hours=mathHours+csHours; } voidshowInfo();};37voidCsStudent::showInfo(){

cout<<"Name:"<<name<<endl;

cout<<"\tMath:"<<mathHours<<endl;

cout<<"\tCS:"<<csHours;

cout<<"\n\tTotalHours:"<<hours;}voidmain(){ CsStudentstudent1; charchInput[51];

int

intInput;38

cout<<"Enterthefollowinginformation:\n";

cout<<"Name:"; cin.getline(chInput,51); student1.setName(chInput);

cout<<"Numberofmathhourscompleted:";

cin>>intInput; student1.setMathHours(intInput);

cout<<"NumberofCShourscompleted:";

cin>>intInput; student1.setCsHours(intInput); student1.setHours();

cout<<"\nSTUDENTINFORMATION\n"; student1.showInfo();}39Rememberthefollowingpoints如果一個類包含有純虛函數(shù)，那么它就是抽象類，必須讓其它類繼承它；基類中的純虛函數(shù)沒有代碼；不能定義抽象類的對象，即抽象基類不能實例化；必須在子類中覆蓋基類中的純虛函數(shù)。4010.6.3指向基類的指針指向基類對象的指針可以指向其子類的對象；如果子類覆蓋了基類中的成員，但通過基類指針所訪問的成員仍是基類的成員，而不是子類成員。Example:例10-1041classBase{public:voidshow(){cout<<"InBaseclass.\n";}};classDerived:publicBase{public:voidshow(){cout<<"InDerivedclass.\n";}};voidmain(){ Base*bptr; Deriveddobject;

bptr=&dobject;

bptr->show();}思考：調用誰?什么原因？如何解決？4210.7多重繼承classAclassBclassCClassCinheritsallofClassB'smembers,includingtheonesClassBinheritedfromClassA.4310.8多繼承如果一個子類具有兩個或多個直接父類，那么就稱為多繼承。

classAclassBclassCConstructorsarecalledintheordertheyarelistedinthefirstlineoftheclassdeclaration.44classDate //例10-12

{protected:

intday,month,year;public:

Date(intd,intm,inty) { day=d;month=m;year=y; }

int

getDay(){returnday;}

int

getMonth(){returnmonth;}

int

getYear(){returnyear;}};45classTime{protected:

inthour,min,sec;public:

Time(inth,intm,ints) { hour=h;min=m;sec=s; }

int

getHour(){returnhour;}

int

getMin(){returnmin;}

int

getSec(){returnsec;}};46classDateTime:publicDate,publicTime

{protected: chardTString[20];public:

DateTime(int,int,int,int,int,int); voidgetDateTime(char*str) {

strcpy(str,dTString); }};這個順序很重要47DateTime::DateTime(int

yr,int

mon,int

dy,inthr,

int

mt,intsc):Time(hr,mt,sc),Date(dy,mon,yr)

{ chartemp[10];//IntheformYY/MM/DD

strcpy(dTString,itoa(getYear(),temp,10));

strcat(dTString,"/");

strcat(dTString,itoa(getMonth(),temp,10));

strcat(dTString,"/");

strcat(dTString,itoa(getDay(),temp,10));

strcat(dTString,"");

strcat(dTString,itoa(getHour(),temp,10));

strcat(dTString,":");

strcat(dTString,itoa(getMin(),temp,10));

strcat(dTString,":");

strcat(dTString,itoa(getSec(),temp,10));}48voidmain(){ charformatted[20];

DateTime

pastDay(2,4,60,5,32,27);

pastDay.getDateTime(formatted);

cout<<formatted<<endl;}輸出結果：

4/2/605:32:2749#include<time.h>#include<iostream.h>voidmain(){chartmpbuf[128];//Displayoperatingsystem-styledateandtime_strtime(tmpbuf);

cout<<"time:\t"<<tmpbuf<<endl;_strdate(tmpbuf);

cout<<"date:\t"<<tmpbuf<<endl;}獲取系統(tǒng)時間5010.9類模板類模板用于創(chuàng)建類屬類和抽象數(shù)據(jù)類型，從而使程序員可以創(chuàng)建一般形式的類，而不必編寫處理不同數(shù)據(jù)類型的類。

Example:Program10-13.51template<classT>classFreewillArray{ T*aptr;

int

arraySize; voidmemError(void); //allocationerrors

voidsubError(void); //outofrangepublic:

FreewillArray(){aptr=0;arraySize=0;}

FreewillArray(int);

FreewillArray(const

FreewillArray&); ~FreewillArray();

intsize() {returnarraySize;}

T&operator[](constint&);};52//ConstructorforFreewillArrayclass.

template<classT>FreewillArray<T>::FreewillArray(ints){

arraySize=s;

aptr=newT[s]; if(aptr