C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程(第二版)清華出版 楊進(jìn)才第8章 繼承與派生

第8章繼承與派生制作人：沈顯君楊進(jìn)才C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生第8章繼承與派生學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握派生與繼承的概念與使用方法;能夠運(yùn)用繼承機(jī)制對(duì)現(xiàn)有的類進(jìn)行重用；掌握繼承中的構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序;為派生類設(shè)計(jì)合適的構(gòu)造函數(shù)初始化派生類；掌握處理多繼承時(shí)的二義性問(wèn)題;掌握虛基類的概念與使用方法。

編輯ppt8.1繼承與派生

在C++中，可以利用已有的類來(lái)定義新的類，新類將擁有原有類的全部特性，原有類被稱為基類(Baseclass)或父類(Superclass)，新產(chǎn)生的類被稱為派生類(Derivedclass)或子類(Subclass)。派生類擁有基類的特性稱作繼承，由基類產(chǎn)生派生類的過(guò)程稱為派生。8.1.1繼承的概念每一個(gè)派生類都有且僅有一個(gè)基類，派生類可以看作是基類的特例，它增加了某些基類所沒(méi)有的性質(zhì)。這種繼承方式，稱為單繼承或單向繼承?，F(xiàn)實(shí)生活中，子女的外貌、血型往往不是僅僅繼承自父親或母親，而是將父母親的特點(diǎn)都繼承下來(lái)。與之相類似，如果一個(gè)派生類有兩個(gè)或兩個(gè)以上的基類，則稱為多繼承或多重繼承。派生類又作為基類，繼續(xù)派生新的類,這樣的派生方式稱為多層派生，從繼承的角度看稱為多層繼承。C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.1.1繼承的概念編輯ppt派生類定義的語(yǔ)法為：

class派生類名：繼承方式1基類名1,繼承方式2基類名2,…{private:

派生類的私有數(shù)據(jù)和函數(shù)

public:

派生類的公有數(shù)據(jù)和函數(shù)

protected:

派生類的保護(hù)數(shù)據(jù)和函數(shù)}；8.1.2派生類實(shí)現(xiàn)1.派生類的定義C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生“繼承方式1基類名1,繼承方式2基類名2,…”為基類名表,表示當(dāng)前定義的派生類的各個(gè)基類。如果基類名表中只有一個(gè)基類，表示定義的是單繼承；如果基類名表中有多個(gè)基類，表示定義的是多繼承。繼承方式指定了派生類成員以及類外對(duì)象對(duì)于從基類繼承來(lái)的成員的訪問(wèn)權(quán)限。繼承方式有三種：public：公有繼承；

private：私有繼承；

protected：保護(hù)繼承。編輯ppt8.1.2派生類實(shí)現(xiàn)classClock{private:intH,M,S;public:voidSetTime(intH=0,intM=0,intS=0); voidShowTime(); Clock(intH=0,intM=0,intS=0); ~Clock();};classAlarmClock:publicClock{private:intAH,AM;//響鈴的時(shí)間boolOpenAlarm;//是否關(guān)閉鬧鐘public:voidSetAlarm（intAH,intAM）;//設(shè)置響鈴時(shí)間voidSwitchAlarm(boolOpen=true);//打開/關(guān)閉鬧鈴voidShowTime();//顯示當(dāng)前時(shí)間與鬧鈴時(shí)間}C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生在派生類的定義中，每一種繼承方式只限定緊跟其后的那個(gè)基類。如果不顯式給出繼承方式，系統(tǒng)默認(rèn)為私有繼承。【例如】在普通的時(shí)鐘類Clock基礎(chǔ)上派生出鬧鐘類AlarmClock:類名成員名AlarmClock::Clock::H,M,SSetTime()ShowTime()AH,AM,OpenAlarmSetAlarm()SwitchAlarm()ShowTime()AlarmClock()派生類AlarmClock的成員構(gòu)成圖(表)編輯ppt8.1.2派生類實(shí)現(xiàn)C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生2.派生類的實(shí)現(xiàn)方式

(1)吸收基類成員

基類的全部成員被派生類繼承，作為派生類成員的一部分。如：Clock類中的數(shù)據(jù)成員H、M、S,成員函數(shù)SetTime()、ShowTime()經(jīng)過(guò)派生，成為派生類AlarmClock的成員。

(2)改造基類成員派生類根據(jù)實(shí)際情況對(duì)繼承自基類的某些成員進(jìn)行限制和改造。對(duì)基類成員的訪問(wèn)限制主要通過(guò)繼承方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)基類成員的改造主要通過(guò)同名覆蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在派生類中定義一個(gè)與基類成員同名的新成員（如果是成員函數(shù)，則函數(shù)參數(shù)表也必須相同，否則，C++會(huì)認(rèn)為是函數(shù)重載）。當(dāng)通過(guò)派生類對(duì)象調(diào)用該成員時(shí)，C++將自動(dòng)調(diào)用派生類中重新定義的同名成員，而不會(huì)調(diào)用從基類中繼承來(lái)的同名成員，這樣派生類中的新成員就“覆蓋”了基類的同名成員。由此可見(jiàn)，派生類中的成員函數(shù)具有比基類中同名成員函數(shù)更小的作用域。如：AlarmClock類中的成員函數(shù)ShowTime()覆蓋了基類Clock中的同名成員函數(shù)ShowTime()。(3)添加新成員派生類在繼承基類成員的基礎(chǔ)之上，根據(jù)派生類的實(shí)際需要，增加一些新的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員，以描述某些新的屬性和行為。如：AlarmClock添加了數(shù)據(jù)成員AH、AM、OpenAlarm,成員函數(shù)SetAlarm()、SwitchAlarm()。編輯ppt8.1.2派生類實(shí)現(xiàn)C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生3.繼承的性質(zhì)

(1)繼承關(guān)系是可以傳遞的在派生過(guò)程中，一個(gè)基類可以同時(shí)派生出多個(gè)派生類，派生出來(lái)的新類也同樣可以作為基類再繼續(xù)派生新的派生類。這樣，就形成了一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的類的家族，有時(shí)也稱作類族。在類族中，直接派生出某類的基類稱為直接基類，基類的基類甚至更高層的基類稱為間接基類，比如類A派生出類B，類B又派生出類C，則類B是類C的直接基類，類A是類B的直接基類，而類A稱為類C的間接基類。（2）繼承關(guān)系不允許循環(huán)在派生過(guò)程中，不允許類A派生出類B，類B又派生出類C，而類C又派生出類A。編輯ppt8.1.3繼承與組合C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

繼承描述的是一般類與特殊類的關(guān)系，類與類之間體現(xiàn)的是“isakindof”，即如果在邏輯上A是B的一種（isakindof），則允許A繼承B的功能和屬性。例如汽車（automobile）是交通工具(vehicle）的一種，小汽車（car）是汽車的一種。那么類automobile可以從類vehicle派生，類car可以從類automobile派生。

組合描述的是整體與部分的關(guān)系，類與類之間體現(xiàn)的是“isapartof”，即如果在邏輯上A是B的一部分（isapartof），則允許A和其他數(shù)據(jù)成員組合為B。例如：發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪、電池、車門、方向盤、底盤都是小汽車的一部分，它們組合成汽車。而不能說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的一種。

繼承和組合既有區(qū)別，也有聯(lián)系，某些比較復(fù)雜的類，既需要使用繼承，也需要使用組合，二者一起使用。在某些情況下，繼承與組合的實(shí)現(xiàn)還可以互換。在多繼承時(shí)，一個(gè)派生類有多個(gè)直接基類，派生類實(shí)際上是所有基類屬性和行為的組合。派生類是對(duì)基類的擴(kuò)充，派生類成員一部分是從基類中來(lái)，因此派生類組合了基類。既然這樣，派生類也可以通過(guò)組合類實(shí)現(xiàn)。例如：AlarmClock類可以通過(guò)組合Clock類實(shí)現(xiàn)，從功能上講，基本的時(shí)鐘功能是鬧鐘功能的一部分。什么時(shí)候使用繼承，什么時(shí)候使用組合，要根據(jù)問(wèn)題類與類之間的具體關(guān)系，順其自然，權(quán)衡考慮。

編輯ppt8.2繼承的方式C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

①基類的公有成員在派生類中仍然為公有成員，可以由派生類對(duì)象和派生類成員函數(shù)直接訪問(wèn)。

②基類的私有成員在派生類中，無(wú)論是派生類的成員還是派生類的對(duì)象都無(wú)法直接訪問(wèn)。

③保護(hù)成員在派生類中仍是保護(hù)成員，可以通過(guò)派生類的成員函數(shù)訪問(wèn)，但不能由派生類的對(duì)象直接訪問(wèn)。8.2.1公有繼承公有方式繼承的特點(diǎn)：

注意:對(duì)基類成員的訪問(wèn)，一定要分清是通過(guò)派生類對(duì)象訪問(wèn)還是通過(guò)派生類成員函數(shù)訪問(wèn)。

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【例8-1】公有繼承及其訪問(wèn)將點(diǎn)理解為半徑長(zhǎng)度為0的圓，Point（點(diǎn)）類公有派生出新的Circle（圓）類。圓類具備Point類的全部特征，同時(shí)自身也有自己的特點(diǎn)：圓有半徑。8.2.1公有繼承123456789101112131415161718192021//Point.h#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{private: intX,Y;public: Point(intX=0,intY=0) {this->X=X,this->Y=Y; } voidmove(intOffX,intOffY) {X+=OffX,Y+=OffY; } voidShowXY() { cout<<"("<<X<<","<<Y<<")"<<endl; }};編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.1公有繼承1234567891011121314151617181920212223242526/*******************************Circle.h**從Point類派生出圓類(Circle)********************************/#include"point.h"constdoublePI=3.14159;classCircle:publicPoint{private: doubleradius;//半徑public:

Circle(doubleR,intX,intY):Point(X,Y){ radius=R;}doublearea()//求面積{returnPI*radius*radius;}

voidShowCircle(){cout<<"Centreofcircle:";ShowXY();cout<<"radius:"<<radius<<endl;}};類名成員名訪問(wèn)權(quán)限CirclePoint::X,Yprivate不可訪問(wèn)move()publicpublicShowXY()publicpublicradiusprivatearea()publicShowCircle()publicCircle()public編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.1公有繼承313233343536373839404142434445/***********************p8_1.cpp**Circle類的使用************************/#include"Circle.h"usingnamespacestd;intmain(){CircleCir1(10,100,200); Cir1.ShowCircle();cout<<"areais:"<<Cir1.area()<<endl; Cir1.move(10,20);Cir1.ShowXY();return0;}運(yùn)行結(jié)果Centreofcircle:(100,200)

radius:10

areais:31415.9

(110,220)

編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.1公有繼承1234567891011121314151617181920212223242526/*******************************Circle.h**從Point類派生出圓類(Circle)********************************/#include"point.h"constdoublePI=3.14159;classCircle:publicPoint{private: doubleradius;//半徑public:

Circle(intX,intY,doubleR):Point(X,Y)

{ radius=R;}

doublearea()//求面積{ returnPI*radius*radius;}

voidShowCircle(){cout<<"Centreofcircle:";ShowXY();cout<<"radius:"<<radius<<endl;}};程序解釋派生類Circle繼承了Point類的除構(gòu)造函數(shù)外的全部成員，擁有從基類繼承過(guò)來(lái)的成員與派生類新添加的成員的總和。繼承方式為公有繼承，這時(shí)，基類中的公有成員在派生類中訪問(wèn)屬性保持原樣，派生類的成員函數(shù)及對(duì)象可以訪問(wèn)基類派生的的公有成員?；愒械耐獠拷涌?公有成員函數(shù)),如ShowXY()和move()變成了派生類外部接口的一部分。在Circle的構(gòu)造函數(shù)中，為了給從基類繼承來(lái)的數(shù)據(jù)成員賦初值，使用了初始化列表，其格式與組合類相同編輯ppt8.2.2私有繼承C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

①基類的公有成員和保護(hù)成員被繼承后作為派生類的私有成員，即基類的公有成員和保護(hù)成員被派生類吸收后，派生類的其他成員函數(shù)可以直接訪問(wèn)它們，但是在類外部，不能通過(guò)派生類的對(duì)象訪問(wèn)它們。

②基類的私有成員在派生類中不能被直接訪問(wèn)。無(wú)論是派生類的成員還是通過(guò)派生類的對(duì)象，都無(wú)法訪問(wèn)從基類繼承來(lái)的私有成員。

③經(jīng)過(guò)私有繼承之后，所有基類的成員都成為了派生類的私有成員或不可訪問(wèn)的成員，如果進(jìn)一步派生的，基類的全部成員將無(wú)法在新的派生類中被訪問(wèn)。因此，私有繼承之后，基類的成員再也無(wú)法在以后的派生類中發(fā)揮作用，實(shí)際是相當(dāng)于中止了基類的繼續(xù)派生，出于這種原因，一般情況下私有繼承的使用比較少。私有方式繼承的特點(diǎn)：

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【例8-2】私有繼承派生類的實(shí)現(xiàn)及其訪問(wèn)8.2.2私有繼承//Circle2.h#include"point.h"constdoublePI=3.14159;classCircle:privatePoint{private: doubleradius;//半徑public: Circle(doubleR,intX,intY):Point(X,Y) {radius=R; } doublearea()//求面積 {returnPI*radius*radius;} voidShowCircle() {cout<<"Centreofcircle:";ShowXY();cout<<"radius:"<<radius<<endl; } voidmove(intOffX,intOffY) {Point::move(OffX,OffY); }};類名成員名訪問(wèn)權(quán)限CirclePoint::X，Yprivate不可訪問(wèn)move()publicprivateShowXY()publicprivateradiusprivatearea()publicShowCircle()publicCircle()publicCircle2.h的完整程序如課件所示。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.2私有繼承運(yùn)行結(jié)果Centreofcircle:(100,200)

radius:10

areais:31415.9#include"Circle2.h"usingnamespacestd;intmain(){ CircleCir1(10,100,200); Cir1.ShowCircle(); cout<<"areais:"<<Cir1.area()<<endl; Cir1.move(10,20);//同名覆蓋//Cir1.ShowXY();//錯(cuò)誤，ShowXY()繼承為私有成員函數(shù)return0;}程序解釋對(duì)比兩個(gè)示例程序，可以看出：由于是私有繼承，基類中的所有成員在派生類中都成為私有成員，因此派生類對(duì)象不能直接訪問(wèn)任何一個(gè)基類的成員。類Circle的對(duì)象Cir1調(diào)用的都是派生類自身的公有成員。本例僅僅對(duì)派生類的實(shí)現(xiàn)作了適當(dāng)?shù)男薷?，基類和主程序部分沒(méi)有做任何改動(dòng)，程序運(yùn)行的結(jié)果同前例。由此可見(jiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)封裝性的優(yōu)越性，這正是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)可重用與可擴(kuò)充性的一個(gè)實(shí)際體現(xiàn)。編輯ppt8.2.3保護(hù)繼承C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

①基類的公有成員和保護(hù)成員被繼承后作為派生類的保護(hù)成員。

②基類的私有成員在派生類中不能被直接訪問(wèn)。修改Circle2.h，將派生類的繼承方式改為保護(hù)繼承，其它部分不變:保護(hù)繼承的特點(diǎn)：

//circle3.h#include“piont.h”classCircle:protectedpoint{//類成員定義}類名成員名訪問(wèn)權(quán)限CirclePoint::X，Yprivate不可訪問(wèn)move()publicprotectedShowXY()publicprotectedradiusprivatearea()publicShowCircle()publicCircle()public編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.3保護(hù)繼承運(yùn)行結(jié)果Centreofcircle:(100,200)

radius:10

areais:31415.9

(110,30)

#include"Circle3.h"usingnamespacestd;intmain(){ CircleCir1(10,100,200); Cir1.ShowCircle(); cout<<"areais:"<<Cir1.area()<<endl; Cir1.move(10,20);//同名覆蓋//Cir1.ShowXY();//錯(cuò)誤，ShowXY()繼承為保護(hù)成員函數(shù)return0;}程序解釋:private、protected兩種繼承方式下，基類所有成員在派生類中的訪問(wèn)屬性都是完全相同的。即在派生類中可以訪問(wèn)基類的公有、保護(hù)成員不可訪問(wèn)基類的私有成員。

如果將派生類作為新的基類繼續(xù)派生時(shí)，private、protected兩種繼承方式區(qū)別就出現(xiàn)了。假設(shè)類B以私有方式繼承自類A，則無(wú)論B類以什么方式派生出類C，類C的成員和對(duì)象都不能訪問(wèn)間接從A類中繼承來(lái)的成員。但如果類B是以保護(hù)方式繼承自類A，那么類A中的公有和保護(hù)成員在類B中都是保護(hù)成員。類B再派生出類C后，如果是公有派生或保護(hù)派生，則類A中的公有和保護(hù)成員被類C間接繼承后，類C的成員函數(shù)可以訪問(wèn)間接從類A中繼承來(lái)的成員。即類A的成員可以沿繼承樹繼續(xù)向下傳播。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

【例8-2

】保護(hù)繼承與保護(hù)成員的訪問(wèn)修改例8-1，除將基類Point的數(shù)據(jù)成員X和Y的訪問(wèn)屬性改為protected外，又增加了一個(gè)派生類：Cylinder(圓柱體)類。Cylinder類保護(hù)繼承自類circle。程序?qū)崿F(xiàn)如下：

8.2.3保護(hù)繼承123456789101112131415161718192021//Point2.h#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{protected: intX,Y;public:

Point(intX=0,intY=0) {this->X=X,this->Y=Y; }

voidmove(intOffX,intOffY) {X+=OffX,Y+=OffY; }

voidShowXY() { cout<<"("<<X<<","<<Y<<")"<<endl; }};編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.3保護(hù)繼承1234567891011121314151617181920212223242526272829303132/**********************************p8_2.cpp**從circle類派生出圓柱類(Cylinder)**********************************/#include"point2.h"constdoublePI=3.14159;classCircle:protectedPoint{protected: doubleradius;//半徑public:

Circle(doubleR,intX,intY):Point(X,Y) { radius=R; }

doublearea()//求面積 { returnPI*radius*radius;}

voidShowCircle() {cout<<"Centreofcircle:";ShowXY();cout<<"radius:"<<radius<<endl; }};classCylinder:protectedCircle{private: doubleheight;public:

Cylinder(intX,intY,doubleR,doubleH):Circle(R,X,Y)

333435363738394041424344454647484950515253545556 { height=H; }

doublearea() {return2*Circle::area()+2*PI*radius*height; }

doublevolume() { returnCircle::area()*height; }

voidShowCylinder() {ShowCircle();

cout<<"heightofcylinder:"<<height<<endl; }};voidmain(){CylinderCY(100,200,10,50); CY.ShowCylinder();

cout<<"totalarea:"<<CY.area()<<endl; cout<<"volume:"<<CY.volume();}運(yùn)行結(jié)果Centreofcircle:(100,200)

radius:10

heightofcylinder:50

totalarea:3769.11

volume:15707.9

編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.3保護(hù)繼承1234567891011121314151617181920212223242526272829303132/**********************************p8_2.cpp**從circle類派生出圓柱類(Cylinder)**********************************/#include"point2.h"constdoublePI=3.14159;classCircle:protectedPoint{protected: doubleradius;//半徑public:

Circle(doubleR,intX,intY):Point(X,Y) { radius=R; }

doublearea()//求面積 { returnPI*radius*radius;}

voidShowCircle() {cout<<"Centreofcircle:";ShowXY();cout<<"radius:"<<radius<<endl; }};classCylinder:protectedCircle{private: doubleheight;public:

Cylinder(intX,intY,doubleR,doubleH):Circle(R,X,Y)

333435363738394041424344454647484950515253545556 { height=H; }

doublearea() {return2*Circle::area()+2*PI*radius*height; }

doublevolume() { returnCircle::area()*height; }

voidShowCylinder() {ShowCircle();

cout<<"heightofcylinder:"<<height<<endl; }};voidmain(){CylinderCY(100,200,10,50); CY.ShowCylinder();

cout<<"totalarea:"<<CY.area()<<endl; cout<<"volume:"<<CY.volume();}Circle保護(hù)繼承自類Point，因此類Circle為子類，類Point為父類，對(duì)于該子類來(lái)講，保護(hù)成員與公有成員具有相同的訪問(wèn)特性。所以派生類的成員函數(shù)ShowCircle()可以訪問(wèn)基類從基類繼承而來(lái)的保護(hù)成員，當(dāng)然它也可以調(diào)用從基類繼承來(lái)的公有成員函數(shù)ShowXY()。

類Circle沿類的繼承樹繼續(xù)派生出類Cylinder，繼承方式依然為保護(hù)繼承，因此，在類cylinder中，它間接從類Point中繼承了四個(gè)保護(hù)成員：數(shù)據(jù)成員X、Y，以及成員函數(shù)move()、ShowXY()；同時(shí)它也直接從其父類Circle中繼承了3個(gè)類成員：數(shù)據(jù)成員radius,成員函數(shù)ShowCircle()、area()，它們都以保護(hù)成員的身份出現(xiàn)在類Cylinder中。因此，在類Cylinder的成員函數(shù)ShowCylinder()中，不僅可以訪問(wèn)從父類Circle中直接繼承來(lái)的成員函數(shù)ShowCircle()，而且可以訪問(wèn)沿繼承樹從基類Point中間接繼承來(lái)的數(shù)據(jù)成員X和Y。

當(dāng)通過(guò)類Cylinder的對(duì)象CY調(diào)用成員函數(shù)area()時(shí)，由于對(duì)象CY擁有兩個(gè)同名成員函數(shù)area()，一個(gè)是從其父類Circle繼承來(lái)的，一個(gè)是類Cylinder自己新增的，二者函數(shù)體實(shí)現(xiàn)完全不同。類Circle的成員函數(shù)area()和派生類Cylinder新增的成員函數(shù)area()都具有類作用域，二者的作用范圍不同，是相互包含的兩個(gè)層，派生類在內(nèi)層。由于，派生類Cylinder聲明了一個(gè)和其父類circle成員同名的新成員area()，派生的新成員函數(shù)就覆蓋了外層父類的同名成員函數(shù)，直接使用成員名只能訪問(wèn)到派生類自己新增的同名成員函數(shù)。C++利用同名覆蓋原則，自動(dòng)選擇調(diào)用類Cylinder新增的成員函數(shù)area()，輸出圓柱體的總的表面積，這再一次體現(xiàn)了繼承機(jī)制所產(chǎn)生的程序重用性和可擴(kuò)充性。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.2.3保護(hù)繼承三種繼承方式下，基類成員在派生類中的訪問(wèn)控制屬性總結(jié)如圖：

基類屬性繼承方式publicprotectedprivatepublicpublicprotected不可訪問(wèn)protectedprotectedprotected不可訪問(wèn)privateprivateprivate不可訪問(wèn)編輯ppt8.3派生類的構(gòu)造與析構(gòu)

1.派生類構(gòu)造函數(shù)的定義C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生

派生類名(參數(shù)總表):基類名1(參數(shù)表1),...,基類名m(參數(shù)表m),成員對(duì)象名1(成員對(duì)象參數(shù)表1),...,成員對(duì)象名n(成員對(duì)象參數(shù)表n){派生類新增成員的初始化；}

基類名1(參數(shù)表1),...,基類名m(參數(shù)表m)稱為基類成員的初始化表。成員對(duì)象名1(成員對(duì)象參數(shù)表1),...,成員對(duì)象名n(成員對(duì)象參數(shù)表n)

為成員對(duì)象的初始化表?；惓蓡T的初始化表與成員對(duì)象的初始化表構(gòu)成派生類構(gòu)造函數(shù)的初始化表。在派生類構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)總表中，需要給出基類數(shù)據(jù)成員的初值、成員對(duì)象數(shù)據(jù)成員的初值、新增一般數(shù)據(jù)成員的初值。在參數(shù)總表之后，列出需要使用參數(shù)進(jìn)行初始化的基類名、成員對(duì)象名及各自的參數(shù)表，各項(xiàng)之間使用逗號(hào)分隔?；惷?、對(duì)象名之間的次序無(wú)關(guān)緊要，它們各自出現(xiàn)的順序可以是任意的。在生成派生類對(duì)象時(shí)，程序首先會(huì)使用這里列出的參數(shù)，調(diào)用基類和成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。。編輯ppt8.3派生類的構(gòu)造與析構(gòu)

什么時(shí)候需要定義派生類的構(gòu)造函數(shù)？

C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生如果基類定義了帶有形參表的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，派生類就應(yīng)當(dāng)定義構(gòu)造函數(shù)，提供一個(gè)將參數(shù)傳遞給基類構(gòu)造函數(shù)的途徑，保證在基類進(jìn)行初始化時(shí)能夠獲得必要的數(shù)據(jù)。①調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)；②調(diào)用內(nèi)嵌成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用順序按照它們?cè)陬愔卸x的順序。③派生類自己的構(gòu)造函數(shù)。如果基類沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)，派生類也可以不定義構(gòu)造函數(shù)，全部采用默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，這時(shí)新增成員的初始化工作可以用其他公有成員函數(shù)來(lái)完成。2單繼承的構(gòu)造與析構(gòu)單繼承時(shí)，派生類構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的一般次序如下：④當(dāng)派生類對(duì)象析構(gòu)時(shí)，各析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序正好相反。首先調(diào)用派生類析構(gòu)函數(shù)(清理派生類新增成員)；然后調(diào)用派生類成員對(duì)象析構(gòu)函數(shù)(清理派生類新增的成員對(duì)象)；最后調(diào)用基類析構(gòu)函數(shù)(清理從基類繼承來(lái)的基類子對(duì)象)。編輯ppt8.3派生類的構(gòu)造與析構(gòu)

C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生【例8-3】單繼承的構(gòu)造與析構(gòu)。為了說(shuō)明單繼承的構(gòu)造，由Point類派生出Circle類，再由兩個(gè)同心Circle類對(duì)象與高度height構(gòu)成空管Tube類。構(gòu)成空管的兩個(gè)同心圓的外圓從Circle類繼承，內(nèi)圓組合Circle類對(duì)象InCircle。Tube類的層次結(jié)構(gòu)圖如圖：編輯ppt8.3派生類的構(gòu)造與析構(gòu)

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536/*******************************p8_3.cpp**多層繼承的構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)*******************************/#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{private: intX,Y;public:

Point(intX=0,intY=0) {this->X=X,this->Y=Ycout<<"point("<<X<<","<<Y<<")constructing..."<<endl; }

~Point() {cout<<"point("<<X<<","<<Y<<")destructing..."<<endl; }};classCircle:protectedPoint{protected: doubleradius;//半徑public:Circle(doubleR=0,intX=0,intY=0):Point(X,Y) { radius=R; cout<<"circleconstructing,radius:"<<R<<endl; }

~Circle() { cout<<"circledestructing,radius:"<<radius<<endl; }};C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生37383940414243444546474849505152535455565758classtube:protectedCircle{private:doubleheight;CircleInCircle;public:tube(doubleH,doubleR1,doubleR2=0,intX=0,intY=0):InCircle(R2,X,Y),Circle(R1,X,Y){height=H;cout<<"tubeconstructing,height:"<<H<<endl; }

~tube(){cout<<"tubedestructing,height:"<<height<<endl;}};intmain(){tubeTU(100,20,5);return0;}運(yùn)行結(jié)果point(0,0)constructing...

circleconstructing,radius:20

point(0,0)constructing...

circleconstructing,radius:5

tubeconstructing,height:100

tubedestructing,height:100

circledestructing,radius:5

point(0,0)destructing...

circledestructing,radius:20

point(0,0)destructing...

定義了一個(gè)派生類Tube的對(duì)象TU，首先試圖調(diào)用類Tube的構(gòu)造函數(shù)；類Tube是派生類，由基類Circle派生，于是試圖調(diào)用Circle類的構(gòu)造函數(shù)；類Circle的基類是Point,沿繼承樹上溯至頂層基類Point，調(diào)用Point類的構(gòu)造函數(shù)；Tube同時(shí)又是一個(gè)組合類，由對(duì)象InCircle組合而成，于是，再?gòu)捻攲踊怭oint開始，依次調(diào)用調(diào)用Point類的構(gòu)造函數(shù)、Circle的構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)退出主函數(shù)之前，程序沿繼承樹自底向上依次調(diào)用各類的析構(gòu)函數(shù)，其順序與構(gòu)造函數(shù)順序正好相反。編輯ppt在C++中，類型兼容主要指以下三種情況：

①派生類對(duì)象可以賦值給基類對(duì)象。

②派生類對(duì)象可以初始化基類的引用。

③派生類對(duì)象的地址可以賦給指向基類的指針。C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.4類型兼容類型兼容是指在公有派生的情況下，一個(gè)派生類對(duì)象可以作為基類的對(duì)象來(lái)使用的情況。類型兼容又稱為類型賦值兼容或類型適應(yīng)。

【例8-4】演示類的兼容性。前面我們定義了類Point，它公有派生出類Circle，后者進(jìn)一步公有派生出類Cylinder。我們可以通過(guò)這個(gè)單繼承的例子來(lái)驗(yàn)證類型兼容規(guī)則。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生運(yùn)行結(jié)果(1,1)

(20,20)

(300,300)

(300,300)

(20,20)

8.4類型兼容123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839/***************************************p8_4.cpp**從circle類公有派生出圓柱類Cylinder**演示類的兼容性***************************************/#include"Circle.h"classCylinder:publicCircle{private: doubleheight;public:

Cylinder(doubleR,intX,intY,doubleH):Circle(R,X,Y) { height=H; }voidShowCylinder() {ShowCircle(); cout<<"heightofcylinder:"<<height<<endl; }};intmain(){PointP(1,1);//Point類對(duì)象CircleCir(15,20,20);//Circle類對(duì)象CylinderCY(15,300,300,50);//Cylinder類對(duì)象Point*Pp;//point類指針Pp=&P;//將基類對(duì)象地址賦給指向基類的指針Pp->ShowXY();Pp=&Cir;//將派生類對(duì)象地址賦給指向基類的指針Pp->ShowXY();Pp=&CY;//將派生類對(duì)象地址賦給指向基類的指針Pp->ShowXY();Circle&RC=CY;//Circle類引用引用了派生類Cylinder對(duì)象RC.ShowXY();P=Cir;//Circle類對(duì)象賦值給基類Point類對(duì)象P.ShowXY();return0;}定義了Point類型的指針Pp指向了Point類對(duì)象指向了Circle類對(duì)象指向了Cylinder類對(duì)象Pp調(diào)用了Point類的成員函數(shù)ShowXY(),顯示了Point類對(duì)象的中心坐標(biāo)值。調(diào)用了Point類的成員函數(shù)ShowXY(),顯示了Circle類對(duì)象的中心坐標(biāo)值。調(diào)用了Point類的成員函數(shù)ShowXY(),顯示了Cylinder類對(duì)象的中心坐標(biāo)值。P8_4.cpp的正確程序和運(yùn)行結(jié)果如課件所示，注意構(gòu)造函數(shù)中半徑R定義的位置順序。編輯ppt還可以將display()形參改為基類指針:C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.4類型兼容voiddisplay(Pointp){p.ShowXY();}intmain(){PointP(1,1);//Point類對(duì)象CircleCir(15,20,20);//Circle類對(duì)象CylinderCY(15,300,300,50);//Cylinder類對(duì)象display(P);//顯示對(duì)象P的中心坐標(biāo)display(Cir);//顯示對(duì)象Cir的中心坐標(biāo)display(CY);//顯示對(duì)象CY的中心坐標(biāo)

return0;}voiddisplay(Point&p){p.ShowXY();}如將上述程序改為：可將display()的參數(shù)改為引用形式：voiddisplay(Point*p){p->ShowXY();}這樣，可以分別把基類對(duì)象P、派生類Circle的對(duì)象Cir和派生類Cylinder的對(duì)象CY的地址作為實(shí)參傳給基類類型指針，由C++編譯器實(shí)現(xiàn)隱式的類型轉(zhuǎn)換。根據(jù)C++類型兼容規(guī)則，p可以引用任何point的公有派生類對(duì)象。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.5多繼承

多繼承（multipleinheritance，MI）是指派生類具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的直接基類（directclass）。多繼承時(shí)派生類構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的一般次序如下：

①調(diào)用各基類構(gòu)造函數(shù)；各基類構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序按照基類被繼承時(shí)聲明的順序，從左向右依次進(jìn)行。

②調(diào)用內(nèi)嵌成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)；成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序按照它們?cè)陬愔卸x的順序依次進(jìn)行。

③調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)；8.5.1多繼承的構(gòu)造與析構(gòu)注意:在繼承層次圖中，處于同一層次的各基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序取決于定義該派生類時(shí)所指定的各基類的先后順序，與派生類構(gòu)造函數(shù)定義時(shí)初始化表中所列的各基類構(gòu)造函數(shù)的先后順序無(wú)關(guān)。對(duì)同一個(gè)基類，不允許直接繼承兩次。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.5.2二義性問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)，在派生類中對(duì)于基類成員的訪問(wèn)應(yīng)該是唯一的，但是，由于多繼承中派生類擁有多個(gè)基類，如果多個(gè)基類中擁有同名的成員，那么，派生類在繼承各個(gè)基類的成員之后，當(dāng)我們調(diào)用該派生類成員時(shí)，由于該成員標(biāo)識(shí)符不唯一，出現(xiàn)二義性，編譯器無(wú)法確定到底應(yīng)該選擇派生類中的哪一個(gè)成員，這種由于多繼承而引起的對(duì)類的某個(gè)成員訪問(wèn)出現(xiàn)不唯一的情況就稱為二義性問(wèn)題?！纠?-5】多繼承的二義性。例如：我們可以定義一個(gè)小客車類car和一個(gè)小貨車類Wagon，它們共同派生出一個(gè)客貨兩用車類StationWagon。StationWagon繼承了小客車的特征，有座位seat，可以載客；又繼承了小貨車的特征，有裝載車廂load,可以載貨。程序?qū)崿F(xiàn)如下：789101112131415161718192021classCar//小客車類{private:intpower;//動(dòng)力intseat;//座位public:

Car(intpower,intseat) { this->power=power,this->seat=seat; }

voidshow() { cout<<"carpower:"<<power<<"seat:"<<seat<<endl; }};編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657classWagon//小貨車類{private:intpower;//動(dòng)力intload;//裝載量public:

Wagon(intpower,intload) { this->power=power,this->load=load; }

voidshow() {cout<<"wagonpower:"<<power<<"load:"<<load<<endl; }};classStationWagon:publicCar,publicWagon//客貨兩用車類{public:

StationWagon(intpower,intseat,intload):Wagon(power,load),

Car(power,seat) { }

voidShowSW(){cout<<"StationWagon:"<<endl;Car::show();Wagon::show();}};intmain(){StationWagonSW(105,3,8);//SW.show();//錯(cuò)誤，出現(xiàn)二義性SW.ShowSW();return0;}運(yùn)行結(jié)果StationWagon:

carpower:105seat:3

wagonpower:105load:8

小客車類Car和小貨車類Wagon共同派生出客貨兩用車類StationWagon，后者繼承了前者的屬性power和行為show()。

當(dāng)通過(guò)StationWagon類的對(duì)象SW訪問(wèn)show()時(shí)，程序出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。這是因?yàn)榛怌ar和Wagon各有一個(gè)成員函數(shù)show()，在其共同的派生類StationWagon中就有兩個(gè)相同的成員函數(shù)，而程序在調(diào)用時(shí)無(wú)法決定到底應(yīng)該選擇哪一個(gè)成員函數(shù)。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.5.2二義性問(wèn)題(1)

成員名限定通過(guò)類的作用域分辨符明確限定出現(xiàn)歧義的成員是繼承自哪一個(gè)基類。例如：程序第47、48兩行使用了Car::show()與Wagon::show()來(lái)表明調(diào)用哪個(gè)類的show().(2)成員重定義在派生類中新增一個(gè)與基類中成員相同的成員，由于同名覆蓋，程序?qū)⒆詣?dòng)選擇派生類新增的成員?？梢詫?duì)派生類StationWagon的ShowSW()改名為show()。這樣,類StationWagon中的show()覆蓋了基類中的兩個(gè)同名的show()，使用SW.show();時(shí)不會(huì)出現(xiàn)二義性問(wèn)題。通常有兩種方法可以解決：編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6虛基類在多繼承中，在派生類的對(duì)象中，同名數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中同時(shí)擁有多個(gè)拷貝，同一個(gè)成員函數(shù)會(huì)有多個(gè)映射，出現(xiàn)二義性，這種二義性為間接二義性。

【例8-6】多重繼承的間接二義性。假定類Car、Wagon從共同的基類Automobile(汽車)派生出來(lái)，程序如下：1234567891011121314151617181920/***************************p8_6.cpp**多繼承的二義性***************************/#include<iostream>usingnamespacestd;classAutomobile

//汽車類{private:intpower;//動(dòng)力public:

Automobile(intpower){this->power=power;}voidshow(){cout<<"power:"<<power;}};編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6虛基類2223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253classCar:publicAutomobile//小客車類{private:intseat;//座位public:

Car(intpower,intseat):Automobile(power){this->seat=seat;}voidshow(){cout<<"car:";Automobile::show();cout<<"seat:"<<seat<<endl;}};classWagon:publicAutomobile

//小貨車類{private:intload;//裝載量public:

Wagon(intpower,intload):Automobile(power){this->load=load;}voidshow(){cout<<"wagon:";Automobile::show();cout<<"load:"<<load<<endl;}};編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6虛基類5354555657585960616263646566676869707172classStationWagon:publicCar,publicWagon

//客貨兩用車類{public:

StationWagon(intCPower,intWPower,intseat,intload) :Wagon(WPower,load),Car(CPower,seat) { }

voidshow(){cout<<"StationWagon:"<<endl;Car::show();Wagon::show();}};intmain(){StationWagonSW(105,108,3,8);SW.show();return0;}運(yùn)行結(jié)果：StationWagon:

carpower:105seat:3

wagonpower:108load:8

一個(gè)StationWagon類對(duì)象中，具有多個(gè)從不同途徑繼承來(lái)的同名的數(shù)據(jù)成員power。一方面占據(jù)了內(nèi)存空間，另一方面由于在內(nèi)存中有不同的拷貝而可能造成數(shù)據(jù)不一致。將car::power設(shè)成105，Wagon::power設(shè)成108，那么StationWagon的power值究竟應(yīng)為多少？編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6.1虛基類的定義為了解決從不同途徑繼承來(lái)的同名的數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中有不同的拷貝造成數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題，將共同基類設(shè)置為虛基類。這時(shí)從不同的路徑繼承過(guò)來(lái)的同名數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中就只有一個(gè)拷貝，同一個(gè)函數(shù)名也只有一個(gè)映射。這樣不僅就解決了二義性問(wèn)題，也節(jié)省了內(nèi)存，避免了數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。虛基類的定義是在融合在派生類的定義過(guò)程中的，其定義格式如下：

class派生類名：virtual繼承方式基類名其中：virtual是關(guān)鍵字，聲明該基類為派生類的虛基類。在多繼承情況下，虛基類關(guān)鍵字的作用范圍和繼承方式關(guān)鍵字相同，只對(duì)緊跟其后的基類起作用。聲明了虛基類之后，虛基類在進(jìn)一步派生過(guò)程中始終和派生類一起，維護(hù)同一個(gè)基類子對(duì)象的拷貝。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6.1虛基類的定義使用虛基類，將程序p8_6.cpp修改如下：classCar:virtual

publicAutomobile//小客車類classWagon:virtualpublicAutomobile//小貨車類使用虛基類后的繼承層次圖與類成員圖如下：這時(shí)，從Automobile中不同途徑繼承來(lái)的power、show()在StationWagon中只有一個(gè)拷貝。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6.2虛基類的構(gòu)造與析構(gòu)C++將建立對(duì)象時(shí)所使用的派生類稱為最遠(yuǎn)派生類。對(duì)于虛基類而言，由于最遠(yuǎn)派生類對(duì)象中只有一個(gè)公共虛基類子對(duì)象，為了初始化該公共基類子對(duì)象，最遠(yuǎn)派生類的構(gòu)造函數(shù)要調(diào)用該公共基類的構(gòu)造函數(shù)，而且只能被調(diào)用一次。C++同時(shí)規(guī)定，在初始化列表中同時(shí)出現(xiàn)對(duì)虛基類和非虛基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，虛基類的構(gòu)造函數(shù)先于非虛基類的構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行。虛基類的析構(gòu)順序與構(gòu)造順序完全相反，最開始析構(gòu)的是最遠(yuǎn)派生類自身，最后析構(gòu)的是虛基類。盡管從程序上看，虛基類被析構(gòu)多次，實(shí)際上只有在最后一次被執(zhí)行，中間的全部被忽略。

虛基類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用分三種情況：

(1)虛基類沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)程序自動(dòng)調(diào)用系統(tǒng)缺省的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化派生類對(duì)象中的虛基類子對(duì)象。

(2)虛基類定義了缺省構(gòu)造函數(shù)程序自動(dòng)調(diào)用自定義的缺省構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。

(3)虛基類定義了帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)這種情況下，虛基類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用相對(duì)比較復(fù)雜。因?yàn)樘摶惗x了帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，所以在整個(gè)繼承結(jié)構(gòu)中，直接或間接繼承虛基類的所有派生類，都必須在構(gòu)造函數(shù)的初始化表中列出對(duì)虛基類的初始化。但是，只有用于建立派生類對(duì)象的那個(gè)最遠(yuǎn)派生類的構(gòu)造函數(shù)才調(diào)用虛基類的構(gòu)造函數(shù)，而派生類的其它非虛基類中所列出的對(duì)這個(gè)虛基類的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用被忽略，從而保證對(duì)公共虛基類子對(duì)象只初始化一次。編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6.2虛基類的構(gòu)造與析構(gòu)將程序p8_6.cpp修改后，在編譯下列語(yǔ)句時(shí)顯示編譯錯(cuò)誤：StationWagon(intCPower,intWPower,intseat,intload) :Wagon(WPower,load),Car(CPower,seat)系統(tǒng)在調(diào)用StationWagon的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，首先調(diào)用虛基類的構(gòu)造函數(shù)，以便初始化虛基類中的數(shù)據(jù)成員。由于在StationWagon的構(gòu)造函數(shù)中沒(méi)有列出基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用形式，系統(tǒng)調(diào)用虛基類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)Automobile()。但是，在類Automobile中，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被Automobile(int)取代，沒(méi)有Automobile()可調(diào)用，故而出錯(cuò)。一個(gè)避免出錯(cuò)的方法是將虛基類的構(gòu)造函數(shù)Automobile(int)更改成帶默認(rèn)形參值的形式：Automobile(int=0)，但是此時(shí)虛基類中的數(shù)據(jù)成員無(wú)法初始化。為了是初始化虛基類中的數(shù)據(jù)成員，需要在最遠(yuǎn)派生類的構(gòu)造函數(shù)中定義對(duì)虛基類構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的初始化列表。

將程序p8_6.cpp修改如下編輯pptC++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第8章繼承與派生8.6.2虛基類的構(gòu)造與析構(gòu)123456789101112131415161718192021/***************************p8_7.cpp**虛基類的構(gòu)造函數(shù)****************************/#include<iostream>using