《皮德常C++程序設(shè)計教程》Chapter-10

第10章繼承、多態(tài)和虛函數(shù)皮德常南京航空航天大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院110.1繼承繼承是OOP程序設(shè)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(yīng)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(dǎo)出類或派生類。導(dǎo)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(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)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(dǎo)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();}grade.hgrade.cpptest.htest.cpp10-1.cpp7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(diào)用子類中的函數(shù)。classBadBase{ intx;public: BadBase(){x=getVal();}//Error};classDerived:publicBadBase{ inty;public: Derived(intz){y=z;} intgetVal(){returny;}};810.2保護(hù)成員和類的訪問基類中的保護(hù)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(hù)成員。在公有繼承或保護(hù)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(gòu)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(hù)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(hù)成員變成了子類中的保護(hù)成員；3．基類的公有成員變成了子類中的保護(hù)成員。public1．基類的私有成員在子類中不可訪問；2．基類的保護(hù)成員變成了子類中的保護(hù)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(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)當(dāng)基類和子類都有構(gòu)造函數(shù)時，如果定義一個子類對象，那么首先要調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，然后再調(diào)用子類的構(gòu)造函數(shù)；析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用次序與此相反，即先調(diào)用子類的析構(gòu)函數(shù)，然后再調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。Example:

例10-3.16classBaseDemo{public: BaseDemo() {cout<<"InBaseDemoconstructor.\n";} ~BaseDemo() {cout<<"InBaseDemodestructor.\n";}};classDerivedDemo:publicBaseDemo{public: DerivedDemo() {cout<<"InDerivedDemoconstructor.\n";} ~DerivedDemo() {cout<<"InDerivedDemodestructor.\n";}};17voidmain(){ cout<<"下面定義一個DerivedDemo類對象\n"; DerivedDemoobject;

cout<<"下面將要結(jié)束程序

\n";}10-3.cpp1810.3.2向基類的構(gòu)造函數(shù)傳參數(shù)如果基類和子類都有缺省的構(gòu)造函數(shù)，它們的調(diào)用是自動完成的，這是一種隱式調(diào)用。如果基類的構(gòu)造函數(shù)帶有參數(shù)，那么必須讓子類的構(gòu)造函數(shù)顯式調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，并且向基類構(gòu)造函數(shù)傳遞適當(dāng)?shù)膮?shù)。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;}Rectangle.hRectangle.cppCube.hCube.cpp10-4.cpp21Note如果基類沒有缺省的構(gòu)造函數(shù)，那么子類必須至少具有一個帶參的構(gòu)造函數(shù)，以便向基類構(gòu)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(guān)系，子類必須在其初始化列表中調(diào)用基類的構(gòu)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(jìn)行初始化，而不能在函數(shù)體內(nèi)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，那么效率較高，反之較低。根本類型變量的初始化可以在初始化列表中，也可在構(gòu)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(gòu)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(guān)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(guān)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(yīng)的參數(shù)個數(shù)和類型也完全相同；(3)當(dāng)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，子類對象所調(diào)用的是子類中定義的函數(shù)；(4)覆蓋是C++多態(tài)性的局部表達(dá)。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;

MileDist::setDist(feet/5280);//Callbaseclassfunction}voidmain(){FeetDistfeet;floatft;cout<<"Adistanceinfeetandconvertittomiles:";cin>>ft;feet.setDist(ft);cout<<feet.getDist()<<"feetequals";cout<<feet.getMiles()<<"miles.\n";}哪一個？MileDist.hFeetDist.hFeetDist.cpp10-5.cpp2910.5虛函數(shù)函數(shù)覆蓋表達(dá)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<<"請輸入以英尺為單位的距離："; cin>>ft; feet.setDist(ft); cout<<feet.getDist()<<"英尺等于"; cout<<feet.getMiles()<<"英里\n"; cout<<feet.getDist()<<"平方等于"; cout<<feet.square()<<"\n";}MileDist2.hFeetDist2.hFeetDist2.cpp10-7.cpp33錯誤的原因：C++編譯器在缺省情況下，對函數(shù)成員的調(diào)用實施的是靜態(tài)連編〔也稱靜態(tài)綁定〕。解決方法：將getDist設(shè)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(diào)用是在運行時確定的。OOP:覆蓋和重載不能表達(dá)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{ intmathHours,csHours;public: voidsetMathHours(intmh){mathHours=mh;} voidsetCsHours(intcsh){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]; intintInput;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();}Student.hCsStudent.hCsStudent.cpp10-9.cpp39關(guān)于抽象類和純虛函數(shù)小節(jié)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；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?biāo)L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();}10-10.cpp1.調(diào)用誰?2.什么原因？3.如何解決？4.引用調(diào)用呢？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; } intgetDay(){returnday;} intgetMonth(){returnmonth;} intgetYear(){returnyear;}};45classTime{protected: inthour,min,sec;public: Time(inth,intm,ints) { hour=h;min=m;sec=s; } intgetHour(){returnhour;} intgetMin(){returnmin;} intgetSec(){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(intyr,intmon,intdy,inthr,intmt,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]; DateTimepastDay(28,7,2010,11,32,27); pastDay.getDateTime(formatted); cout<<formatted<<endl;}Time.hDate.hDateTime.h

DateTime.cpp10-12.cpp49#include<ctime>#include<iostream>usingnamespacestd;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Ex10-a.cpp5010.9類模板類模板用于創(chuàng)立類屬類和抽象數(shù)據(jù)類型，從而使程序員可以創(chuàng)立一般形式的類，而不必編寫處理不同數(shù)據(jù)類型的類。類模板的定義和實現(xiàn)必須在同一個文件中，通常是頭文件。編譯器看到模板實現(xiàn)時才展開模板。Example:Program10-13.51template<classT>classFreewillArray{ T*aptr; intarraySize; voidmemError(void); //allocationerrors

voidsubError(void); //outofrangepublic: FreewillArray(){aptr=0;arraySize=0;} FreewillArray(int); FreewillArray(constFreewillArray&); ~FreewillArray(); intsize() {returnarraySize;}

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

template<classT>FreewillArray<T>::FreewillArray(ints){ arraySize=s; aptr=newT[s]