继承与类的派生教学.ppt

第五章 继承与类的派生,根据软件需求从软件所要模拟的现实世界中抽象出 组成软件系统的对象类是面向对象程序设计的基础。 面向对象的封装性使这些对象类的属性和行为细节得 到了合理的保护和隐藏，并为类对象之间的通讯（方 法调用）提供了安全方便的接口。 在封装性的基础上，面向对象的继承性允许一个对 象类包含另一个或几个对象类的属性和行为，并使它 们成为自己的属性和行为，充分地反映了现实世界中 对象类之间的层次结构，为程序的代码重用提供了方 便、有效的实现机制。,在面向对象程序设计中，借助继承性的实现方法， 允许在既有类的基础上定义新类。被定义的新类可以 从一个或多个既有类中继承属性和行为，并允许重新 定义这些既有类中原有的属性和行为，还允许为新类 增加新的属性和行为，从而形成了类的建造层次。 既有类被称为基类或父类 新类被称为派生类、导出类或子类,本章要点 1 派生类的概念 2 派生类的定义方法 3 派生类成员的访问属性 4 派生类的构造函数和析构函数 5 对派生类成员访问属性的进一步讨论 6 多继承 7 继承在软件开发的重要意义,5.1 派生类的概念 继承是对象类之间的一种包含关系，这种包含关系 是通过对象类的建造层次关系实现的。因此，具有继 承关系的类之间必定拥有以下基本性质： 类间的共享特性； 类间的细微区别； 类间的层次结构。,例如： 简单的汽车分类图,汽车,5.1.2 使用继承的必要性 试想如果组成一个系统的对象类均为互不包含的独 立对象类，则将不可避免出现对象属性和行为的重复 冗余，并且这种无层次关系的对象类既不符合现实世 界的对象关系，也使对象类的定义、创建、使用和维 护复杂化。 继承为代码重用和建立类定义的层次结构提供方便 有效的手段。 例如在一个公司的管理软件设计中需要定义一个客 户类 Customer 和雇员类 Employee：,class Customer private: char name15; / 姓名 int age; / 年龄 char sex8; / 性别 double income; / 收入 public: void print(); / 显示输出状态 ;,class Employment private: char name15; / 姓名 int age; / 年龄 char sex8; / 性别 char department20; / 部门 double salary; / 工资 public: void print(); / 显示输出状态 ;,比较两个类的定义，不难发现，两个类的数据成员 和成员函数有许多相同之处。显然，如此定义两个 类，造成的代码重复是不可避免的。 如果将 Customer 和 Employee 类定义中的相同成员 抽取出来，定义一个新类 Person： class Person private: char name15; / 姓名 int age; / 年龄 char sex8; / 性别 public: void print(); / 显示输出状态 ;,Customer 和 Employee 都定义为 Person 的派生类， 那些在 Person 中已经定义的共同数据成员在 Customer 和 Employee 中就不需要再定义了，只需要在各自的定 义中增加自己的独有数据成员；而成员函数 print 也只 需要在 Person 所定义的行为操作基础上重新定义自己 的行为操作。 class Customer : public Person private: double income; / 收入 public: void print(); / 显示输出状态 ;,class Employee : public Person private: char department20; / 部门 double salary; / 工资 public: void print(); / 显示输出状态 ; 显然通过继承可以从基类 Person 派生出一组具有层 次结构的新类，构成一个公司管理系统的主要对象类 型。例如：,使用继承机制和方法设计和建造类定义的层次结构 对于建立一个面向对象的软件系统是不可缺少的。返回,Person,5.2 派生类的定义方法 定义派生类的一般形式： class 派生类名 : 派生方式 基类名 派生类的新增加成员和基类成员的新定义 ; 例如：基类 Person 和派生类的定义 class Person private: char name15; / 姓名 int age; / 年龄 char sex8; / 性别 public: void print(); / 显示输出状态 ;,class Customer : public Person private: double income; / 新增加的数据成员“收入” public: void print(); / 重新定义基类的“显示输出状态” ; 从形式上比较，派生类定义与非派生类定义的差别 仅在于定义首行中由 “:” 引出的派生表达式。其中： 派生方式：指明派生类继承基类成员的方式，方式 的种类有 public、private 和 protected。如果不指明方式名，则缺省指定派生方式为 private。 基类名：指明派生类所继承的类。,在 Java 中类的派生又被称为类的扩展，这种扩展相 当于 C+ 中的公有（public）派生，其一般形式如下： class 派生类名 ：extends 基类名 派生类的新增加成员和基类成员的新定义 ,5.2.1 派生类的构成 派生类的构成可以有下图示意：,派生类名,例如整数链表类 list 的定义： class list / 链表类名超前声明 class node / 结点类定义 int val; node *next; public: friend class list; ;,class list / 整数链表类定义 node *elems / 链表头指针 public: list(); list(); bool insert(int); / 在表头插入一个结点 bool deletes(int); / 从表中删除一个结点 bool contains(int); / 在表中查找一个结点 ;,一个链表结构的整数集合可以看成是不含重复元素 的特殊整数链表，因此整数集合类可以从整数链表类 派生。整数集合类在继承了整数链表类的所有成员的 基础上，需要新增加一个能指示集合中元素个数的数 据成员，同时还需要重新定义整数链表类的插入操作 insert，禁止重复元素被插入。 class set : public list int card; / 集合中的元素个数 public: bool insert(int); / 重新定义插入函数 ; 返回,5.3 派生类成员的访问属性 类成员的访问属性是指类成员的被访问权限，这种 权限随着作用域的变化而变化的，派生类成员的访问 属性也分为类内访问属性和类外访问属性两种情况。 1 类内访问属性 由于派生类的成员分为继承的基类成员和自身的新 增成员两种，这两种成员的类内访问属性是有所区 别的。 基类成员的访问属性 封装性所限定的类成员类外访问权限确定了基类 成员在派生类定义中被访问的限定原则：, 私有成员：不允许被访问，与派生类从基类 的继承方式无关。 公有成员：允许被访问，与派生类从基类的 继承方式无关。 新增成员的访问属性 所有的新增成员均允许被访问，与新增成员被设 定的访问属性（公有或私有）无关。 2 类外访问属性 类成员的类外访问是指在类对象定义域外访问对象 的类成员。因此，派生类成员在类定义中声明的访 问属性确定了派生类成员的类外访问属性：, 基类成员的访问属性 私有成员：不允许被访问，与派生类从基类 的继承方式无关。 公有成员：依据继承方式的不同，在基类中 被设定的公有属性会发生不同的变化。 私有继承：基类的公有成员变为派生类的 私有成员，因此在类外不允许被访问。 公有继承：基类的公有成员在派生类中仍 保持公有属性，因此在类外允许被访问。 新增加成员的访问属性 类成员在类定义中被声明的访问属性确定了类成 员的类外访问属性。,类外,例5-1 包含了两个类：由 C+ 标准模板库提供的 string 类具有丰富的字符串操作功能。edit_string 类是 从 string 类派生的，它在继承 string 类功能的基 础上增加了数据成员 光标和实现在光标处 的进行插入、替换、删除等文本编辑功能。 注意，派生类的成员名支配基类的成员名。 下面的类图描述了 string 和 edit_string 之间的派生层次 结构。,返回,5.4 派生类的构造函数和析构函数 5.4.1 派生类的构造函数 与一般非派生类相同，系统会为派生类定义一个缺 省（无参数、无显式初始化表、无数据成员初始化代 码）构造函数用于完成派生类对象创建时的内存分配 操作。但如果在派生类对象创建时需要实现以下两种 操作或其中之一，就无法使用缺省构造函数完成。 派生类对象的直接基类部分创建需要传递参数。 派生类对象的新数据成员需要通过参数传递初值。 为了满足上述对象创建操作的需要，就必须显式定义 派生类构造函数。,派生类构造函数声明和定义的一般形式： 注意： 构造函数名后面的参数表列中包含了初始化表中创 建对象的基类部分、新增数据成员和在函数体中为 新数据成员赋初始值所需要的全部参数。,构造函数名(参数表列);,类名:构造函数名(参数表列),: 基类构造函数名(参数子表列), 新数据成员名1(参数子表列), 新数据成员名n(参数子表列), 其他初始化代码 , 初始化表中创建对象的基类部分的表达式必须使用 基类构造函数名调用基类构造函数，而创建数据成 员表达式必须使用数据成员名调用数据成员类的构 造函数。 派生类构造函数的执行顺序：,基类构造函数,对象成员1 类构造函数,派生类构造 函数定义体,对象成员n 类构造函数,5.4.2 派生类的析构函数 与一般非派生类相同，系统会为派生类定义一个缺 省（无数据成员的清理代码）析构函数用于完成派生 类对象撤消时的内存回收操作。但如果在派生类对象 撤消时需要对某些新增数据成员进行内存回收之前的 清理操作（例如，指针数据成员所指向的动态内存的 回收），就无法使用缺省析构函数完成。为了满足上 述对象数据成员清理操作的需要，就必须显式定义派 生类构造函数。,析构函数的执行顺序：,派生类析构 函数定义体,对象成员n 类析构函数,基类析构函数,对象成员1 类析构函数,5.4.3 派生类应用的实例 例5-2 中定义了一个人员类 person，并以 person 为基类 派生定义了学生类 student 和教师类 teacher。另 外在学生类 student 中还包含了一个 teacher 类对 象作为描述学生班主任的数据成员。三个类都分 别定义两个构造函数（其中一个有参数表列，另 一个无参数表列）和一个析构函数。通过不同形 式的 student 类对象和 teacher 类对象定义表达式 所导致的相应类的不同构造函数的调用，验证派 生类对象创建和撤消中，基类构造函数、数据成 员类构造函数和派生类构造函数的调用顺序。,几点讨论： 1 如果派生类构造函数定义中无显式初始化表，则意 味着派生类对象的基类部分创建时，调用基类构造 函数无须参数；新增数据成员创建时，调用相应数 据类构造函数也无须参数。因此，如果基类和相应 的数据类没有定义无参数或有缺省参数值的构造函 数，将会导致编译错误。由此可见，一般情况在类 的定义中保留一个无须传递参数的构造函数是十分 必要的，除非需要禁止无参数创建类的对象。,无显式初始化表的派生类构造函数的一般形式： 系统的缺省构造函数是这种形式的一个特例，即无 参数，无显式初始化表和空定义体的类构造函数。,类名:构造函数名(参数表列) 新增数据成员赋初始值代码 ,类名:构造函数名() ,2 一般情况下，类数据成员的赋初始值操作均可以在 数据成员创建（分配内存）的同时进行，因此可以 通过初始化表同时完成数据成员的创建和赋初始值 操作。在这种情况下，如果对数据成员不需要其他 创建之后的初始化操作，就可能出现具有空定义体 的构造函数。 具有空定义体的构造函数的一般形式：,类名:构造函数名(参数表列),: 基类构造函数名(参数子表列), 新数据成员名1(参数子表列), 新数据成员名n(参数子表列), ,3 在多层次派生类构造函数的初始化表中的基类部分 表达式一般只涉及直接基类和新增数据成员的创建 和初始化操作，而间接基类的创建和初始化操作则 由直接基类的构造函数定义完成。这种分层次的构 造定义有利于简化程序编码和提高源代码的可读 性。当然，在某些特殊情况下，为了满足某种特定 要求，也允许在派生类构造函数的初始化表中对间 接基类部分进行必要的创建和初始化操作（在多重 继承将介绍这种情况的实例），但不提倡滥用。,例5-3 用高斯消元法来求线性方程组。 1 问题分析 所谓高斯消元法就是通过线性方程组的系数矩阵对 方程组进行一系列等价变换，使得变换后的系数矩 阵为一个对角线元素均为 1 的三角矩阵，然后通过 逐步回代，求得方程组的解。例如，下面的三元一 次方程组： 2x + 4y + 5z = 55 -2x + 5y 2z = 20 5x + 5y z = 81 使用高斯消元法对该线性方程组的系数矩阵进行等 价变换的过程和逐步回代求解的过程如下所示：,5 5 -1 81 2 4 5 55 -2 5 -2 20,1 1 -0.2 16.2 2 4 5 55 -2 5 -2 20,1 1 -0.2 16.2 -2 5 -2 20 2 4 5 55,1 1 -0.2 16.2 0 7 -2.4 52.4 2 4 5 55,1 1 -0.2 16.2 0 7 -2.4 52.4 0 2 5.4 22.6,1 1 -0.2 16.2 0 1 -0.34 7.5 0 2 5.4 22.6,1 1 -0.2 16.2 0 1 -0.34 7.5 0 0 6.1 7.6,1 1 -0.2 16.2 0 1 -0.34 7.5 0 0 1 1.2,z = 1.2 y = 7.5+1.2*0.34 = 7.9 x = 16.27.9+0.2*1.2 = 8.5,回代求出方程组的解：,为实现上述操作功能，需要定义了矩阵类 matrix 作 为对线性方程的系数矩阵进行操作的基类，它所提供 的操作功能： 构造函数：根据指定的行和列构造相应的矩阵； 重载调用运算符 operator()：根据索引的行、列值， 引用相应的矩阵元素； 输出显示函数：格式显示矩阵的全部元素值。,线性方程组类 lineqns 从 matrix 派生，主要操作有： 构造函数：用传递的方程个数和解进行初始化； 参数产生：产生方程组的各变量系数值和常量值， 从而构造方程组； 高斯求解函数：使用消元法求解方程组。 lineqns 和 matrix 派生关系：,matrix,lineqns,2 详细设计 类设计 matrix 类 类定义： class matrix short rows, cols; double *elems; public: matrix(short rows, short cols); matrix(); double, lineqns 类 类定义： class lineqns public matrix int neqns; double *solution; public: lineqns(int n, double *soln); lineqns() void generate(int coef); void solve(); ; 算法描述：, generate ：用于产生方程的变元系数和常数 generate(coef) 参数 coef 指定系数的值域范围 BEGIN 计算系数的中值 mid = coef / 2; for i = 1 to 方程个数 n, step = 1 设置方程组矩阵中的常数(i, n+1)的初值为0; for j = 1 to 变量个数 n, step = 1 计算系数(i, j) = mid rand() % coef; 计算常数(i, n+1) += 系数(i, j); endfor endfor END, solve ：高斯消元求解 使用 N-S 流程图描述，图中的符号约定说明： diag 系数矩阵主对角线元素的行、列标识； piv 同列系数中最大元素值的行标识； neqns 方程组中的方程个数标识； r 行序号循环标识； c 列序号循环标识； factor 用于消去指定系数元的变换因子标识； print 显示系数矩阵的功能函数标识； soln 线性方程组的解矩阵标识； sum 求解过程中累加和标识。 a 系数标识。 C 常数标识。,piv = diag,r = r+1,piv = r,终止求解，并退出,第diag 行中的系数和常数逐个除以系数a(diag,diag)，使系数a(diag,diag)=1,factor = -系数a(r, diag), 使系数a(r, diag) - a(r, diag) = 0,r = r+1,调用（基类的）print 成员函数输出消元后的方程组系数矩阵, 类应用 main 函数的算法： 返回,创建存放方程解的数组：soln = new doubleneqns,从系数矩阵直接获取最后一个变元的解：solnneqns-1 = a(neqns,neqns+1),输入线性方程组的方程个数和相应的解,根据指定的方程个数和解，创建 lineqns 类对象 eqn,调用 eqn.generate 为方程组设置系数和常数,调用 eqn.print 输出显示所建方程组的系数矩阵,调用 eqn.solve 求解所建线性方程组,sum = 0,solnr-1 = 常数C(r, neqns+1) - sum,5.5 对派生类成员访问属性的进一步讨论 前面我们已经对派生类成员的基本访问属性进行了 讨论，从讨论中我们发现，要使派生类与继承的基类 成员更加 “无缝” 结合、更加灵活可控地继承、有两个 问题还需要进一步讨论并加以解决。这两个问题是： 基类私有成员在派生类中不可直接访问性与派生类 新增成员函数需要能直接访问基类私有成员提高行 为操作效率和灵活性之间的矛盾。 继承方式对基类成员的设定访问属性修改的局限性 与派生类期望能更加灵活、可控制地从基类继承之 间的矛盾。,5.5.1 保护成员与保护继承 1 类成员的保护访问属性 解决基类私有成员在派生类中只能通过基类的接口 （公有成员函数）访问而不允许直接访问的思路 是：在不破坏派生类封装性的前提下，“突破”基类 的封装边界。解决的方法之一是增加一种新的类成 员访问属性 保护访问属性： 一般形式：protected 类型名 数据成员名; protected 类型名 成员函数名(参数表列); 访问权限：可以在类内和派生类内被访问，而在 类外和派生类外不允许被访问。, 访问权限的继承： 私有派生：基类的保护成员在派生类中将变 成私有成员。 公有派生：基类的保护成员在派生类中保持 保护访问属性。 具有保护访问属性的类成员称为保护成员。将派生 类需要直接访问的基类私有成员定义为基类保护成 员，既可以提高这些基类成员在派生类内的访问效 率和方便性，又保持了这些类成员在派生类外不能 被直接访问的数据隐藏性。,例5-4 定义了能确定显示位置的基类 location，该类包 含两个整型的保护数据成员 x 和 y。由 location 公 有派生一个点类 point， 该派生类具有能在确定 的位置处显示、隐去和 移动到指定位置的操作 功能。再由 point 类私有派生一个圆类 circles，该 派生类继承了间接基类 location 和直接基类 point 的全部成员，并重新定义各项操作。,2 类派生的保护继承方式 类派生的继承方式的作用是确定了基类成员被继承 到派生类中成为派生类成员时，其访问属性被限定 修改的规则。增加保护继承方式的目的是使派生类 成员的类外访问属性与私有继承方式相同，而当派 生类被再次派生时，直接访问间接基类成员提供可 能性。 一般形式： class 派生类名 : protected 基类名 类成员定义代码 ;, 基类成员访问属性修改规则： 私有成员：与公有继承方式和私有继承方式 相同，在派生类内外均不允许被访问。 保护成员：基类的保护成员在派生类中保持 保护访问属性。 公有成员：基类的公有成员在派生类中变为 保护成员。 下面用图表来归纳和描述基类的 private，protected 和 public 三种类成员在以 private，protected 和 public 三种继承方式派生的新类中的访问属性的变化。, 私有派生方式继承,protected: public:,interCode,Name Address AreaCode phone,Person() Person() Person inputPerson() void prPerson(),protected: public:,Name Address AreaCode Phone Person inputPerson () void prPerson() department,yrsWork,Employee() Employee() int testYears(),class Person,class Employee:private Person, 保护派生方式继承,protected: public:,interCode,Name Address AreaCode phone,Person() Person() Person inputPerson() void prPerson(),protected: public:,Name Address AreaCode Phone Person inputPerson () void prPerson() custBalance,Costomer() Costomer() void PrtCust(),class Person,class Costomer:protected Person,custNum, 公有派生方式继承,protected: public:,interCode,Name Address AreaCode phone,Person() Person() Person inputPerson() void prPerson(),protected: public:,Name Address AreaCode Phone vendOwed,Vendor() Vendor() Person inputPerson () void prPerson() void PrtVend(),class Person,class Vendor:public Person,vendNum, 基类成员在派生类内外的访问属性一览表,5.5.2 派生友元类 如果希望基类的私有成员只在派生类中能被直接访 问，而不希望这种直接被访问的属性从派生类向下一 层次的派生类中延续，则在基类定义中将要派生的类 声明为基类的友元，即从基类派生友元类。当然，也 可以将基类的私有成员定义为保护成员，然后使用私 有继承方式定义派生类的方法得到相同效果。例如： class set; struct node int val; node *next; ;,class list node *elems; public: friend class set; ; class set : public list int card; public: set operator + (set,5.5.3 访问域声明 所谓访问域声明是在私有继承方式定义的派生类中 对基类的公有成员和保护成员进行声明，调整它们在 派生类中访问属性，使这些基类成员保持它们在基类 定义中设定的访问属性。 显然，在保护继承方式定义的派生类中，访问域声 明只对基类的公有成员有效，因为基类的保护成员在 派生类中已经保持了基类定义中原有访问属性。而在 公有继承方式定义的派生类中，访问域声明是没有意 义的，因为基类的公有成员和保护成员在派生类中都 保持了基类定义中原有访问属性。,使用访问域声明可以有效地控制在派生类外，基类 的某些公有成员可以被访问，而某些公有成员被隐 藏。还可以使派生类能够地向下一层次的派生类有选 择地提供其基类的保护成员和公有成员。 对基类成员进行访问域声明必须遵守以下规则： 1 访问域声明仅能调整对基类成员名，而不能为基类 成员重新说明类型，即便所说明的类型与基类成员 的原有类型相同，也是不允许的。如果声明的是成 员函数，则声明的也只是函数名而不准带有参数。 例如：,class x int a; public: int b; int f(int i, int j); ; class y : x public: int x:b; / 错误 x:f(int i, int j); / 错误 ;,正确的访问域声明如下： class y : x public: x:b; / 正确 x:f; / 正确 ; 2 访问域声明只能使基类的保护和公有成员在派生类 中保持它们在基类定义的设定的访问属性，而不能 改变基类的私有成员在派生类中的访问属性，任何 试图这样做的行为都被视为破坏封装性，是非法 的。例如：,class x int a; public: ; class y : x x:a; / 非法 public: ;,3 访问域声明仅用于在派生类中保持基类（公有或保护）成员的原有访问属性，不允许修改它们的访问属性。也就是说，基类的保护成员只能在派生类的保护段中进行声明；而基类的公有成员只能在派生类的公有段中进行声明。例如： class x int a; protected: int b; public: int c; ;,class y : x public: x:b; / 错误 protected: x:c; / 错误 ; 正确的访问域声明应为： class y : x public: x:c; protected: x:b; ;,4 在派生类中对基类的重载成员函数名的访问域声明 将调整基类中所有以该名命名的成员函数的访问属 性。例如： class x public: f(); f(int); f(char*); ;,class y : x public: x:f; ; 在派生类中说明了 x:f 后，基类 x 中所有以 f 命名的 成员函数在派生类中都保持原有的公有访问属性。 若基类中的这些重载成员函数处在不同的访问域， 那么，在派生类中就不能进行访问域声明。例如：,class x f(float); protected: f(double); public: f(); f(int); f(char*); ;,class y : x public: x:f; / 错误 ; 导致错误的原因： f(float) 是基类私有成员，试图改变该成员函数的 私有访问属性是绝对不允许的； f(double) 是基类保护成员，试图改变该成员函数 的保护访问属性也是不允许的。,5 如果在派生类中具有与基类中同名的类成员，则基 类中的此成员不允许在派生类中进行访问域声明，否则将产生二义性错误。例如： class x public: f(); f(int); f(char*); ;,class y : x public: void f(float); x:f; / 二义性错误 ; 返回,5.6 多继承 5.6.1 多继承的概念 所谓多继承就是一个新类是从多个基类中派生而成 的。例如，在一个面向对象的图形用户界面中，为用 户界面提供的窗口、滚动条、对话框和各种操作按钮 都是通过类对象来实现的。如果希望在既有类的基础 上定义一个新类具有两个以上既有类的全部属性和操 作，就可以通过多继承的方法完成。如，可以由窗口 类和滚动条类共同派生出一个可滚动的窗口新类。,在有些情况下，可以使用类的组合关系，即将一些 既有类对象定义为新类的成员来实现与多继承派生 的新类相同的功能。例如，同样是定义可滚动的窗 口类，可以以窗口类为基类单继承派生，并将滚动 条类对象作为新类的新增成员。在新类中窗口类的 属性和行为被继承，而滚动条的属性和行为并没有 被继承，对滚动条对象成员的使用是通过新类的内 部消息实现的。,5.6.2 多继承的定义 多重继承派生类定义的一般形式： class 派生类名:继承方式 基类名1, 继承方式 基类名n 派生类新增的数据成员和成员函数 ; 注意，在每个基类名之前必须有继承方式，如果缺省 继承方式，则表示从该基类私有派生。例如： class c : public a,b ; / c 对 a 公有派生，对 b 私有派生 class c : a, public b ; / c 对 a 私有派生，对 b 公有派生 class c : public a, public b ; / c 对 a,b 均为公有派生,如果多继承派生的多个基类中有同名的类成员，则 派生类定义中访问该同名成员时必须使用不同基类名 和名域运算符加以区别，否则将导致二义性。例如： class x protected: int a; / 同名数据成员 public: void make(int i) a = i; / 同名成员函数 ;,class y protected: int a; / 同名数据成员 public: void make(int i) a = i; / 同名成员函数 ; class z : public x, public y public: int make() return x:a * y:a; / 避免对基类中的同名数据成员 a 的二义性访问 ;,在派生类外访问基类的同名成员时也须使用不同基 类名和名域运算符加以区别，否则也将导致二义性。 例如： main() z z1; z1.x:make(10); z1.y:make(20); cout z1.make() “n“; return 1; ,如果使用组合关系定义派生类z： class z : public x public: y y1; int make() return a * y1.a; ; 则可以避免上述的二义性错误。,5.6.3 多继承的构造函数和析构函数 1 构造函数的定义 与单继承派生类相同，在如下情况时必须显式定义 多继承派生类构造函数： 派生类对象中只要有一个直接基类部分的创建需 要传递参数。 派生类对象的新数据成员需要通过参数传初值。 多继承类构造函数的定义的一般形式：,例如： class window / 定义窗口类 public: window(int top, int left, int bottom, int right); window(); ;,构造函数名(参数表列);,派生类名:构造函数名(参数表列) :,基类1构造函数 (参数子表列), 基类n构造函数 (参数子表列), 新数据成员1(参数子表列), 新数据成员n(参数子表列), 其他初始化代码 ;,class scrollbar / 定义滚动条类 public: scrollbar(int top, int left, int bottom, int right); scrollbar(); ; class scrollbarwin : window, scrollbar / 定义派生类 public: scrollbarwin(int top,int left,int bottom,int right); scrollbarwin(); ;,scrollbarwin:scrollbarwin(int tp, int lt, int bm, int rt): window(tp, lt, bm, rt), scrollbar(tp, rt - 20, bm, rt) ,2 派生类构造函数和析构函数的执行顺序 与单继承派生类对象创建时构造函数的调用顺序相 同，先构造基类部分，再构造派生类。多个基类构 造函数的执行顺序与定义时从左到右的基类排列顺 序一致。派生类新增数据成员对象的构造函数的执 行顺序也与定义时的先后排列顺序一致。,基类 1 构造函数,基类 n 构造函数,成员对象 1 构造函数,成员对象 n 构造函数,派生类构造函数定义体,派生类对象撤消时，析构函数的调用顺序与对象创 建时构造函数的调用顺序相反。,基类 1 析构函数,基类 n 析构函数,成员对象1 析构函数,成员对象 n 析构函数,派生类析构函数定义体,3 多继承派生类编程实例 例5-5 在屏幕上显示一个带有字符串的圆。 1 问题分析 定义一个圆类 circles 和字符串类 gmessage 分别用于 在屏幕的指定位置按设定半径绘制圆和在屏幕的指 定位置显示特定的字符串。为了使所显示的圆和字 符串的位置紧密相关，采用多继承机制，从 circles 和 gmessage 派生出新类 mcircle 用于完成本例的最 终需求。另外为了更好地体现面向对象的设计思 想，再定义一个 point 类，用于确定所要显示的圆和 字符串的位置。因此 circles 和 gmessage 都应该从 point 派生。, 类图描述,例5-6 一个远程网络中记录两台机器之间的平均传输时 间如下表所示： 编写一个能按照网络通讯的出发地和目的地输 入、保存传输时间，并能按照上述表格形式输出 已经保存的网络通讯时间。,1 问题分析： 使用矩阵结构保存二维表格数据是最为恰当的。但 由于本需求中二维表中的行、列位置的不是整数下 标而是字符串，所以描述该表格不能直接使用通用 矩阵类，而需要使用以字符串指示位置的特殊矩阵 类。其中，作为行、列下标的字符串可以通过向量 类将字符串映射为指示通用矩阵元素的整数下标。 显然该特殊矩阵是由向量和通用矩阵协同工作实现 的。为此，定义通用矩阵类 Matrix 用于完成通讯网 络表的基础操作，再定义向量类 AssocVec 用于将 通讯地址描述串转换为矩阵元素下标，而网络通讯 传输表类 Table 可以从这两个类派生。这些类之间 的关系如下图所示：,2 类的设计实现 向量结构 VecElem ： struct VecElem char* index; / 索引字符串 int value; / 映射变量 ;, 辅助向量类 AssocVec： class AssocVec public: AssocVec(int dim); / 构造函数 AssoVec(); / 析构函数 int,下标运算符 AssocVec:operator (char* idx) 算法：,索引字串复制到elemsused+1.index 使elemsused+1.value = used+1， 并返回elemsused+1.value的引用,返回值为-1 的静态哑变 量引用，指 示调用失败,Yes,No,Yes,No,根据参数指定 的索引字串查 询已有向量， 返回匹配映射 变量的引用, 通用矩阵类 Matrix： class Matrix public: Matrix(int rows, int cols); / 构造函数 Matrix(); / 析构函数 double / 二维矩阵的行、列索引 ；,调用运算符 Matrix:operator () (short r, short c) 的算 法：,返回参数指定的要访问的矩阵元素： elems(r-1)*(c-1)的引用,返回静态哑 变量的引用,Yes,No, 网络通讯传输表类 Table： class Table : AssocVec, Matrix public: Table(short entries); / 构造函数 double ；,调用运算符 Table:operator () (char* src, char* dest) 的算法：,调用 AssocVec:operator 将参数索引字串 src 和 dest 映射为整数索引 r 和 c,调用 Matrix:operator(r, c) 返回 r 和 c 确定的矩阵元素的引用,5.6.4 虚基类 1 为什麽要使用虚基类 在多继承派生中一种可能产生二义性的情况： 派生类有多个直接基类是同一个间接基类的派 生类； 在派生类中需要访问共同间接基类的成员。 例如： class base / 共同的间接基类 protected: int a; public: base() a = 5; ;,class base1 : public base / 直接基类1 public: base1() cout “base1 a = “ a endl; ; class base2 : public base / 直接基类2 public: base2() cout “base2 a = “ a endl; ;,class derived : public base1, public base2 public: derived() cout “derived a = “ a endl; / 二义性：base1:a 还是 base2:a ？ ; main() derived obj; return 0; ,base,base,base1,base2,derived,2 虚基类的概念 显然，解决上述二义性问题的办法是使派生类对象 层次结构中只有一个间接基类 base 实体。C+ 允许 在派生类的定义中使用关键字 virtual 将基类说明为 虚基类来实现此目的。用虚基类重新定义上例中的 直接基类： class base1 : virtual public base public: base1() cout “base1 a = “ a endl; ;,class base2 : virtual public base public: base2() cout “base2 a = “ a endl; ; class derived : public base1, public base2 public: derived() cout “derived a = “ a endl; / 访问 base:a 具有唯一性 ;,又例如，在定义图形用户界面时，可以考虑定义这 样三 个类： class port ; 图形显示区 class region ; 屏幕上的任意区域 class menu ; 菜单-选项的集合,base,Base1,Base2,derived,从这些类中派生出两个新类：window 类和 tools 类： class window : public port, public region ; class tools : public port, public menu ; 这两个派生类还可以再派生出新类： class appwind : public window, public tools ; 派生 appwind 的目的是为了得到一个带工具条的窗 口， 但根据上述定义得到的结果（如下图所示）是 工具条和窗口分别拥有自己的显示区，这并不是所 希望的。,所希望得到的是这两个对象为一个整体，只包含一 个显示区，即工具条是包含在窗口之内的。要做到 这一点需要在窗口类 window 和工具条类 tools 的定 义中将显示区类 port 定义为虚基类。因此 tools 和 window 的定义变为如下形式： class window : virtual public port, public region ; class tools : virtual public port, public menu ;,Window,abc,+,此时窗口即变为如下图所示的形式： 使用虚基类的两点说明： 关键字 virtual 与继承方式 public，protected 和 private 的先后顺序无关紧要，它只说明是“虚拟派生“。 例如下面两个虚拟派生的声明等价。 class derived : virtual public base ; class derived : public virtual base ;,Window,abc,+, 任何一个类都可以在作为某些派生类的虚基类的同时，又作为另一些派生类的非虚基