《繼承與派生類》課件

繼承與派生類面向?qū)ο缶幊?OOP)中的重要概念之一。繼承允許新類從現(xiàn)有類中繼承屬性和方法，而派生類則是在現(xiàn)有類（基類）的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的新類。什么是類繼承創(chuàng)建新類利用已有類的特性，創(chuàng)建新類。代碼復(fù)用減少重復(fù)代碼，提高代碼效率。構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)將復(fù)雜系統(tǒng)分解為多個(gè)層次，易于維護(hù)和擴(kuò)展。繼承的作用代碼重用繼承允許開發(fā)者重用現(xiàn)有代碼，減少重復(fù)編寫，提高效率?？删S護(hù)性繼承簡化代碼結(jié)構(gòu)，方便修改和擴(kuò)展，降低維護(hù)成本。代碼組織繼承提供了一種組織代碼的方式，通過層次結(jié)構(gòu)展現(xiàn)代碼的邏輯關(guān)系。面向?qū)ο缶幊汤^承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪唬С执a復(fù)用、多態(tài)等特性。繼承的優(yōu)勢代碼復(fù)用繼承能夠重復(fù)使用現(xiàn)有代碼，減少代碼冗余，提高開發(fā)效率。代碼維護(hù)當(dāng)需要修改類時(shí)，只需要修改基類，派生類會自動繼承修改后的代碼，簡化了代碼維護(hù)工作。繼承的基本語法定義派生類使用關(guān)鍵字class來定義派生類，并使用冒號(:)后面緊跟基類名稱。訪問基類成員在派生類中使用基類成員，可以像訪問自身成員一樣直接使用。構(gòu)造函數(shù)派生類構(gòu)造函數(shù)需要調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)初始化基類部分。成員訪問控制使用訪問修飾符（public、protected、private）控制派生類對基類成員的訪問權(quán)限。繼承的類型1單一繼承一個(gè)子類只從一個(gè)父類繼承。2多層繼承多個(gè)類形成一個(gè)繼承鏈。3多重繼承一個(gè)子類可以從多個(gè)父類繼承。單一繼承基本概念單一繼承是面向?qū)ο缶幊痰囊环N基本概念，允許一個(gè)類繼承另一個(gè)類的屬性和方法。語法示例通過使用`class子類名:父類名`語法，子類可以繼承父類的所有成員，并擁有自己的獨(dú)特屬性和方法。示例場景例如，您可以創(chuàng)建一個(gè)名為`Dog`的子類，繼承自`Animal`父類，并添加特定于狗的屬性和方法，例如品種、吠叫等。多層繼承概念多層繼承是指從一個(gè)基類派生出一個(gè)派生類，再從這個(gè)派生類派生出另一個(gè)派生類，以此類推。多個(gè)類之間形成一個(gè)繼承鏈，每個(gè)類都繼承了它父類的屬性和方法。特點(diǎn)多層繼承可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的類層次結(jié)構(gòu)，通過層層繼承，可以讓類之間共享更多代碼和功能。多重繼承11.繼承多個(gè)基類一個(gè)派生類可以同時(shí)繼承自多個(gè)基類，獲得多個(gè)基類的屬性和方法。22.鉆石問題多重繼承可能導(dǎo)致鉆石問題，即一個(gè)類同時(shí)繼承自多個(gè)基類，而這些基類又繼承自同一個(gè)祖先類。33.語言支持并非所有編程語言都支持多重繼承，例如Java和C#不支持多重繼承，而C++支持多重繼承。44.謹(jǐn)慎使用由于多重繼承的復(fù)雜性，建議謹(jǐn)慎使用，避免代碼的混亂和難以維護(hù)。派生類與基類派生類派生類繼承了基類的屬性和方法，可以添加新特性。基類基類是提供屬性和方法的類，可以被派生類繼承。繼承關(guān)系派生類與基類形成“is-a”關(guān)系，例如“貓是動物”。代碼示例使用關(guān)鍵字“extends”表示繼承關(guān)系，例如“classCatextendsAnimal”。父類與子類繼承關(guān)系子類繼承父類的屬性和方法。類間關(guān)系子類是父類的特例，父類是子類的泛化。代碼復(fù)用子類可以使用父類的代碼，減少重復(fù)代碼。實(shí)際例子汽車是交通工具的特例，交通工具是汽車的泛化?；惖脑L問權(quán)限Public所有類都可以訪問基類中的公共成員。Private僅基類本身可以訪問其私有成員。Protected基類和派生類可以訪問受保護(hù)成員，其他類無法訪問。Public、Private和ProtectedPublic公共訪問權(quán)限，所有類都可以訪問。Private私有訪問權(quán)限，只有該類本身可以訪問。Protected保護(hù)訪問權(quán)限，只有該類本身和其子類可以訪問。構(gòu)造函數(shù)與繼承1初始化創(chuàng)建對象時(shí)自動調(diào)用2基類首先執(zhí)行基類構(gòu)造函數(shù)3派生類然后執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)在繼承關(guān)系中，構(gòu)造函數(shù)負(fù)責(zé)初始化對象。派生類對象創(chuàng)建時(shí)，首先會調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化，然后才會調(diào)用派生類構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行順序繼承關(guān)系中，派生類對象創(chuàng)建時(shí)，構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序非常重要，涉及到基類和派生類的初始化過程。了解構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行順序，有助于我們正確理解繼承機(jī)制，避免出現(xiàn)初始化錯(cuò)誤。1派生類構(gòu)造函數(shù)最后執(zhí)行2基類構(gòu)造函數(shù)從基類開始執(zhí)行3成員變量初始化重寫基類方法重寫方法派生類可以重寫基類方法，提供更具體的實(shí)現(xiàn)。方法重寫使用override關(guān)鍵字標(biāo)記重寫方法，確保代碼清晰。方法重寫重寫方法應(yīng)具有相同的名稱、參數(shù)列表和返回值類型。重載基類方法方法重載在派生類中，可以定義與基類方法同名但參數(shù)列表不同的方法。訪問權(quán)限重載方法的訪問權(quán)限必須與基類方法相同或更寬松。代碼示例基類方法：voiddisplay(intx);派生類重載方法：voiddisplay(intx,inty);調(diào)用基類方法1使用`base`關(guān)鍵字在派生類中，可以使用`base`關(guān)鍵字訪問基類的成員。2調(diào)用基類方法可以通過`base.方法名()`語法調(diào)用基類的方法，即使派生類中重寫了該方法。3訪問基類屬性類似地，可以使用`base.屬性名`訪問基類中的屬性。4避免沖突通過調(diào)用基類方法，可以避免派生類方法與基類方法的命名沖突。多態(tài)的概念定義多態(tài)是指同一操作作用于不同的對象，可以產(chǎn)生不同的行為。它允許程序使用相同的代碼來處理不同類型的對象。優(yōu)勢提高代碼的可重用性，減少代碼冗余，更易于維護(hù)和擴(kuò)展。使程序更加靈活，能夠適應(yīng)不同的對象類型。多態(tài)的實(shí)現(xiàn)1方法重寫子類重寫父類的方法，實(shí)現(xiàn)不同的行為。子類方法覆蓋父類方法動態(tài)綁定，運(yùn)行時(shí)確定執(zhí)行方法2接口實(shí)現(xiàn)不同類實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口，提供相同的功能接口。接口定義方法，但不實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)接口，提供具體實(shí)現(xiàn)3泛型使用泛型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)類型無關(guān)的代碼。泛型方法可以接受不同類型參數(shù)編譯時(shí)進(jìn)行類型檢查，保證代碼安全靜態(tài)多態(tài)和動態(tài)多態(tài)靜態(tài)多態(tài)編譯時(shí)確定方法調(diào)用。通過函數(shù)重載實(shí)現(xiàn)。編譯器根據(jù)參數(shù)類型選擇對應(yīng)方法。方法的調(diào)用是在編譯期間確定的，因此也稱為早綁定。動態(tài)多態(tài)運(yùn)行時(shí)確定方法調(diào)用。通過繼承和虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。程序在運(yùn)行時(shí)根據(jù)對象類型選擇對應(yīng)方法。方法的調(diào)用是在運(yùn)行期間確定的，因此也稱為晚綁定。抽象類與接口抽象類抽象類是一種特殊的類，它不能被實(shí)例化，只能作為基類被繼承。定義抽象方法子類必須實(shí)現(xiàn)抽象方法接口接口是一種完全抽象的類，它只能包含抽象方法和常量。接口不能被實(shí)例化類可以通過實(shí)現(xiàn)接口來繼承接口的方法抽象類的定義定義抽象類是一種特殊的類，不能直接實(shí)例化。特點(diǎn)抽象類包含抽象方法，需要子類實(shí)現(xiàn)。作用抽象類提供模板，方便子類繼承。語法使用abstract關(guān)鍵字定義抽象類和抽象方法。抽象方法與具體方法1抽象方法抽象方法僅聲明，不包含方法體，以分號結(jié)尾。抽象方法必須在抽象類中定義。2具體方法具體方法有方法體，實(shí)現(xiàn)具體的操作邏輯?？梢栽诔橄箢惢蚓唧w類中定義。3區(qū)別抽象方法不能直接調(diào)用，必須在派生類中重寫后才能調(diào)用。具體方法可以被直接調(diào)用。4用途抽象方法用于定義一個(gè)方法的框架，具體實(shí)現(xiàn)由派生類來完成。具體方法用于實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯。抽象類與接口的區(qū)別抽象類提供基類基礎(chǔ)功能，可實(shí)現(xiàn)部分功能。接口定義功能規(guī)范，不實(shí)現(xiàn)功能細(xì)節(jié)。繼承抽象類支持多繼承，接口不支持多繼承。方法實(shí)現(xiàn)抽象類可以實(shí)現(xiàn)方法，接口只能定義方法。密封類與密封方法密封類密封類限制派生。防止繼承現(xiàn)有類型。密封方法密封方法防止子類重寫。保留方法行為。總結(jié)繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪凰试S創(chuàng)建新的類，這些類繼承了已有類的屬性和方法，并擴(kuò)展了其功能。派生類通過繼承擴(kuò)展了基類的功能派生類可以重寫基類的方法、添加新的成員變量和方法，并利用多態(tài)實(shí)現(xiàn)代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。理解繼承和派生類是掌握面向?qū)ο缶幊痰年P(guān)鍵它們是實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用、代碼擴(kuò)展和多態(tài)性的基礎(chǔ)，有助于構(gòu)建更加靈活和可維護(hù)的軟件系統(tǒng)。課后思考11.繼承的應(yīng)用場景現(xiàn)實(shí)生活中有哪些場景