[工学]程序设计与问题求解Ⅱ.ppt

第5章 继承与派生,2012.2.21,2,本章主要内容,类的继承与派生 派生类 派生类的继承方式与访问属性 派生类的构造函数和析构函数 多继承 赋值兼容原则,3,继承与派生问题,客观世界中概念的层次结构,视角：从下往上看，保持已有的特性继承 视角：从上往下看，增加了新的特性派生,继承,派生,4,继承与派生问题举例（1）,5,继承与派生问题举例（2）,6,类的继承与派生（1）,类的层次结构 类的继承：一个新类从原有的类那里获得其已有的特性 类的派生：从已有的类产生一个新的类 基类（父类）：派生新类的类 派生类（子类）：从基类派生而成的类,学生类,研究生,基类,7,类的继承与派生（2）,基类和派生类：构成类的层次关系 单派生：派生一个子类的类 多派生：派生多个子类的类,学生类,研究生,基类,例如上图： 单派生：大学生派生研究生。 多派生：除了一个单派生其余的都是多派生。,多派生,8,类的继承与派生（3）,基类和派生类：构成类的层次关系 单继承：仅从一个基类派生而成的类 多继承：从多个基类派生而成的类,派生类,在职研究生,研究生,在职人员,在面向对象程序设计中使用继承和派生有什么好处？ 如何使用？,多继承,例如上图： 单继承：教师和职员都是单继承，只有一个父类。 多继承：在职研究生就是多继承，有两个父类。,9,类的继承与派生（4）,class Person /人的基本信息 char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,10,类的继承与派生（5）,class Student /学生类 char Name20; char Sex; int Age; int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() cout Name t Sex t Age endl; cout Number t ClassName endl; ;,从这个例子我们能发现什么？,能否利用已有的代码？,11,类的继承与派生（6）,class Student:public Person /公有继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); /直接调用基类的公有成员 Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); /直接调用基类的公有成员 cout Number t ClassName endl; ;,继承与派生：Student是派生类，Person是基类 继承已有的特性，派生新的特性,12,继承的目的：保持已有的特性，实现代码重用。 派生的目的：增加新的特性，适应新的需要。 类的继承：保留已有的数据成员和成员函数 类的派生：增加新的数据成员和成员函数,类的继承与派生（7）,在面向对象程序设计中如何使用继承和派生？,13,派生类的定义格式 class 派生类名：继承方式 基类名 新增成员声明； ; 继承方式 公有继承（public） 私有继承（private） 保护继承（protected）,派生类定义,14,派生类对象结构,class A int a , b ; ; class B : public A int c ; ;,基类A对象 子类B对象,派生类对象中总是含有基类对象（即含有基类的数据成员），其空间总是不小于基类对象。,15,类的成员访问属性有三种：public（公有）、private （私有）和protected （保护）。 在类内，非静态成员函数可以访问类中的所有成员。 在类外，通过类的“对象.成员”方式只能访问该类的公有成员。 类的继承方式有三种：public（公有继承）、private（私有继承）和protected（保护继承）。 在派生类中继承来的成员访问属性是什么？继承来的成员是不是都可以直接访问？,派生类的继承方式和访问属性（1）,16,继承方式下的访问权限,17,派生类的继承方式和访问属性（2）,public（公有继承） class Person char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,class Student:public Person /公有继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); Age=age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); cout Number t ClassName endl; ;,18,派生类的继承方式和访问属性（续）,public（公有继承） int main() Student stu; /定义一个对象 stu.RegisterStu(“张弓长“, m,18, 85071011, “计算机51“);/本类中的公有成员函数 stu.Age=18; /基类的私有数据成员 stu.Number=110012315; /本类中的私有数据成员 stu.ShowStu(); /本类中的公有成员函数 stu.ShowMe(); /基类的，成为派生类的公有成员函数 return 0; ,19,派生类的继承方式和访问属性（续）,public（公有继承） class Person protected: char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,class Student:public Person /公有继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); Age=age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); cout Number t ClassName endl; ;,20,派生类的继承方式和访问属性（3）,protected（保护继承） class Person char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,class Student:protected Person /保护继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); Age=age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); cout Number t ClassName endl; ;,21,派生类的继承方式和访问属性（续）,protected（保护继承） int main() Student stu; stu.RegisterStu(“张弓长“, m,18, 85071011, “计算机51“); stu.Age=18; /基类的私有数据成员 stu.ShowStu(); stu.ShowMe(); /成为派生类的保护成员 return 0; ,22,派生类的继承方式和访问属性（续）,protected（保护继承） class Person protected: char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,class Student:protected Person /保护继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); Age=age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); cout Number t ClassName endl; ;,23,派生类的继承方式和访问属性（4）,private（私有继承） class Person char Name20; char Sex; int Age; public: void Register(char *name, char sex, int age) strcpy(Name, name); Sex = (sex = m?m:f); Age = age; void ShowMe() cout Name t Sex t Age endl; ;,class Student:private Person /私有继承 int Number; /学号 char ClassName10; /班级 public: void RegisterStu(char *name, int sex, char age, int number, char *classname) Register(name, sex, age); Age=age; Number = number; strcpy(ClassName, classname); void ShowStu() ShowMe(); cout Number t ClassName endl; ;,24,派生类的继承方式和访问属性（续）,private（私有继承） int main() Student stu; stu.RegisterStu(“张弓长“, m,18, 85071011, “计算机51“); stu.Age=18; stu.ShowStu(); stu.ShowMe(); /成为派生类的私有成员 return 0; ,25,在派生类中 不管什么继承方式，只能访问父类的公有成员和保护成员，不能访问父类的私有成员。 在派生类外，通过派生类对象 不管什么继承方式，只能访问公有成员（包括新增的和继承的），不能访问保护成员和私有成员（包括新增的和继承的）。,小结,26,class Base private: int a ; void f() couta; protected: int b ; void g() coutb; public: int c ; void k() coutc; ;,class Sub : public Base public: void test() a = 1 ; f() ; b = 2 ; g() ; c = 3 ; k() ; ;,void main() Sub d ; d.a = 1 ; d.f() ; d.b = 2 ; d.g() ; d.c = 3 ; d.k() ; ,练习1,27,class Base private: int a ; void f() couta; protected: int b ; void g() coutb; public: int c ; void k() coutc; ;,class Sub : protected Base public: void test() a = 1 ; f() ; b = 2 ; g() ; c = 3 ; k() ; ;,void main() Sub d ; d.a = 1 ; d.f() ; d.b = 2 ; d.g() ; d.c = 3 ; d.k() ; ,练习2,28,class Base private: int a ; void f() couta; protected: int b ; void g() coutb; public: int c ; void k() coutc; ;,class Sub : private Base public: void test() a = 1 ; f() ; b = 2 ; g() ; c = 3 ; k() ; ;,int main() Sub d ; d.a = 1 ; d.f() ; d.b = 2 ; d.g() ; d.c = 3 ; d.k() ; ,练习3,protected继承 与private继承的区别？,29,class A int myPrivate; protected: int myProtected; public: int myPublic; ; class B1:protected A void SetNum()myProtected=1;myPublic=1; ; class C1:public B1 void SetNum()myProtected=1;myPublic=1; ; class B2:private A void SetNum()myProtected=1;myPublic=1; ; class C2:public B2 void SetNum()myProtected=1;myPublic=1; ;,多层派生（1）,30,不管有多少层派生，对某一个派生类来说 派生类中继承成员的访问属性：只由其在直接父类的访问属性和继承方式确定。 派生类中新增成员的访问属性：由其在类中的定义确定。,多层派生（2）,31,基类的构造函数和析构函数都不能被继承，派生类中需要声明自己的构造函数和析构函数。 在设计派生类的构造函数时候，不仅要考虑派生类所新增的数据成员初始化，还要考虑基类的数据成员初始化。 声明构造函数时，除了对本类中新增成员进行初始化外，对继承来的基类成员的初始化，需用初始化列表调用基类构造函数完成。,派生类的构造函数（1）,32,派生类构造函数的一般形式 派生类名（总参数表）：基类名1（参数表1），基类名2（参数表2），对象成员名1（对象参数表1），对象成员名2（对象参数表2）, 派生类中新增数据成员的初始化 有三种数据要考虑初始化： 基类中的数据成员初始化基类构造函数 本类中的对象成员初始化相应类的构造函数 本类中新增的数据成员函数体,派生类的构造函数（2）,33,派生类构造函数说明： 总参数表：包括派生类中新增加的数据成员，以及全部基类和全部对象成员的所有参数。 如果基类中没有定义构造函数，或定义了没有参数的构造函数（默认构造函数），则在初始化列表中可略去“基类名（参数表）”。此时，若派生类及对象成员都不需初始化，则可以不定义派生类的构造函数。 如果基类中定义的构造函数带参数，则必须定义派生类构造函数，并通过初始化列表传递参数。 如果基类中既定义无参的构造函数，又定义了有参的构造函数，在定义派生类构造函数时，既可以包含基类构造函数及其参数，也可以不包含基类构造函数。,派生类的构造函数（3）,34,派生类的构造函数（4）,派生类默认构造函数 如果没有定义构造函数，则会调用默认的无参构造函数。 派生类的默认构造函数首先会调用父类的无参构造函数（如果父类定义了有参构造函数，又没有重载无参构造函数，则编译错误）。 如果父类的上面还有父类，则依次类推。,35,派生类构造函数执行次序： 调用基类构造函数，调用顺序按照被声明时的顺序 调用对象成员构造函数，调用顺序按照被声明时的顺序 执行派生类构造函数体,派生类的构造函数（5）,36,析构函数也不被继承，派生类需自行声明。 声明方法与一般（无继承关系时）类的析构函数相同。 不需要显式地调用基类的析构函数，系统会自动隐式调用。 析构函数的调用次序与构造函数相反。,派生类的析构函数,调用构造函数的次序：,基类,对象成员,派生类,基类,对象成员,派生类,调用析构函数的次序：,37,#include #include class Person char Name10; /姓名 int Age; /年龄 public: Person(char* name,int age) strcpy(Name, name); Age = age; cout“constructor of person“Nameendl; Person() cout“deconstrutor of person“Nameendl; ;,class Student : public Person char ClassName10; /班级 Person Monitor; /班长,对象成员 public: Student(char *name, int age, char *classname, char *name1, int age1):Person(name, age) , Monitor(name1, age1) strcpy(ClassName, classname); cout“constructor of Student “endl; Student() cout“deconstrucor of Student “endl; ; int main() Student stu(“张弓长“,18,“计算机51“,“李木子“,20); return 0; ,38,#include #include using namespace std; class Student public: Student(int n, string nam) num=n; name=nam; void display() cout“num:“numendl; cout“name:“nameendl; protected: int num; string name; ;,class Student1:public Student public: Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, string ad): Student(n,nam),monitor(n1,nam1) age=a; addr=ad; void show() cout“This student is:“endl; display(); cout“age:“ageendl; cout“address:“addrendl; void show_monitor() coutendl“Class monitor is:“ endl; monitor.display(); private: Student monitor; int age; string addr; ;,int main() Student1 stud1(10010,“Wang-li“, 1001,“Liu-xiang“,19,“115 Beijing Road,Shanghai“); stud1.show(); stud1.show_monitor(); return 0; ,39,多层派生时的构造函数,#include #include using namespace std; class Student public: Student(int n, string nam) num=n; name=nam; cout“constructor of Student “; cout“num:“num“ name:“ nameendl; protected: int num; string name; ; class Student1:public Student public: Student1(int n, string nam, int a): Student(n,nam) age=a; cout“constructor of Student1 “ “age:“ageendl; private: int age; ;,class Student2:public Student1 public: Student2(int n, string nam,int a,int s) :Student1(n,nam,a) score=s; cout“constructor of Student2 “ “score:“scoreendl; private: int score; ; int main() Student2 stud(10010,“Li“,17,89); return 0; ,40,多层派生时的构造函数（续）,先初始化Student的数据成员num和name 再初始化Student1的数据成员age 最后再初始化Student2的数据成员score 有多层派生时，每一层派生类的构造函数，不需要列出其上面所有各层派生类的构造函数，只需写出直接父类的构造函数即可。,41,派生类的拷贝构造函数,拷贝构造与构造函数的方式类似： 派生类若自定义拷贝构造函数，则派生类对象在拷贝创建时先调用父类的拷贝构造函数，再调用派生类拷贝构造函数完成自己的拷贝。 若基类没有定义拷贝构造函数，则派生类对象在拷贝创建中调用基类默认的拷贝构造函数。 派生类若没有定义拷贝构造函数，则派生类对象在拷贝创建时先调用父类的默认拷贝构造函数，再调用派生类默认拷贝构造函数。,42,继承与派生结构： 单派生：一个基类派生出一个派生类 多派生：一个基类派生出多个不同的派生类 多层派生：派生类又作为基类，继续派生新的类 单继承：派生类只从一个基类派生 多（重）继承：派生类从多个基类派生,继承与派生结构,43,多派生,#include #include using namespace std; class Person protected: char Name10; char Sex; int Age; public: void Register(char *name,int age,char sex) strcpy(Name, name); Sex= (sex=m? m: f ); Age = age; void ShowMe() cout“ 姓名：“Nameendl; cout“ 性别：“(Sex=m?“男“:“女“)endl; cout“ 年龄：“Ageendl; ;,class Teacher : public Person char Dept20; int Salary; public: Teacher(char *name,int age,char sex,char *dept, int salary); void ShowMe() Person:ShowMe(); cout“ 工作单位：“Deptendl; cout“ 月薪：“Salaryendlendl; ; Teacher:Teacher(char *name,int age,char sex,char *dept,int salary) Register(name,age,sex); strcpy(Dept, dept); Salary = salary; ,44,多派生（续）,class Student : public Person char ID12; char Class12; public: Student(char *name,int age,char sex, char *id,char *classid); void ShowMe() cout“ 学号：“IDendl; Person:ShowMe(); cout“ 班级：“Class“n“; ; Student:Student(char *name,int age,char sex,char *id,char *classid) Register(name,age,sex); strcpy(ID, id); strcpy(Class, classid); ,int main() Teacher teach1(“章立早“,38,m,“计算机学院“,2300); Student std1(“李木子“,22,f,“02035003“,“信管01“); teach1.ShowMe(); std1.ShowMe(); return 0; ,45,单继承,/ Point.h文件 Point类的声明 #ifndef POINT_H #define POINT_H class Point int x, y;/点的x和y坐标 public: Point( int = 0, int = 0 ); void SetPoint( int, int ); / 设置坐标 int GetX() return x; / 取x坐标 int GetY() return y; / 取y坐标 void Print(); /输出点的坐标 ; #endif,/ Point.cpp文件 Point类的成员函数定义 #include using namespace std; #include “point.h“ Point:Point( int a, int b ) SetPoint( a, b ); void Point:SetPoint( int a, int b ) x = a; y = b; void Point:Print() cout x “, “ y ; ,46,单继承（续）,/ Circle.h文件 Circle类的声明 #ifndef CIRCLE_H #define CIRCLE_H #include using namespace std; #include “point.h“ class Circle : public Point double radius; public: Circle(int x = 0, int y = 0 , double r = 0.0); void SetRadius( double ); /设置半径 double GetRadius();/取半径 double Area();/计算面积 void Print();/输出圆心坐标和半径 ; #endif,/ Circle.cpp文件 Circle类的成员函数定义 #include using namespace std; #include “circle.h“ Circle:Circle(int a,int b,double r): Point(a,b) SetRadius( r ); void Circle:SetRadius( double r ) radius = ( r = 0 ? r : 0 ); double Circle:GetRadius() return radius; double Circle:Area() return 3.14159 * radius * radius; void Circle:Print() cout “Center = “; Point:Print(); cout “; Radius = “ radius endl; ,47,单继承（续）,/ Example11-5.cpp文件 #include using namespace std; #include “point.h“ #include “circle.h“ int main() Point p(30,50); Circle c(120,80,10.0); cout “Point p: “; p.Print(); cout “nCircle c: “; c.Print(); cout “The centre of circle c: “; c.Point:Print(); cout “nThe area of circle c: “ c.Area() endl; return 0; ,48,多继承时派生类的声明 class 派生类名 : 继承方式1 基类名1, 继承方式2 基类名2, ; 注意：每个继承方式，仅限制紧随其后的基类的继承。,多继承的声明,49,构造函数的调用次序： 调用基类构造函数，调用顺序按照它们被继承时声明的顺序（从左到右）。 调用对象成员的构造函数，调用顺序按照它们在类中声明的顺序。 执行派生类的构造函数体。,多继承的构造函数与析构函数,50,多继承,/ base1.h文件 #ifndef BASE1_H #define BASE1_H class Base1 int value; public: Base1( int x ) value = x; int getData() const return value; ; #endif,/ base2.h文件 #ifndef BASE2_H #define BASE2_H class Base2 char letter; public: Base2( char c ) letter = c; char getData() const return letter; ; #endif,51,多继承（续）,/ derived.h文件 #ifndef DERIVED_H #define DERIVED_H #include “base1.h“ #include “base2.h“ / 多继承 class Derived : public Base1, public Base2 double real; / 派生类私有的数据成员 public: Derived( int, char, double ); double getReal() const; void Output(); ; #endif,/ derived.cpp文件 #include using namespace std; #include “derived.h“ Derived:Derived( int i, char c, double f ): Base1( i ), Base2( c ), real ( f ) double Derived:getReal() const return real; void Derived:Output() cout “Integer: “ Base1:getData() “nCharacter: “ Base2:getData() “nReal number: “ real endl; ,52,/ Example11-7.cpp文件多重派生 #include using namespace std; #include “base1.h“ #include “base2.h“ #include “derived.h“ int main() Base1 b1( 10 ), *base1Ptr = 0; Base2 b2( Z ), *base2Ptr = 0; Derived d( 7, A, 3.5 ); /对象输出各自的数据成员 cout “Object b1 contains integer “ b1.getData() “nObject b2 contains character “ b2.getData() “nObject d contains:n“; d.Output(); /派生类对象对基类成员函数的访问 cout “Data members of Derived can be“ “ accessed individually:“;,coutgetData() yields “ getData() getData() yields “ getData() endl; return 0; ,53,赋值兼容规则,在派生类对象和基类对象之间赋值时需要注意赋值的方向，赋值操作应满足赋值兼容原则（向上兼容）： 基类指针可以指向派生类对象。 可以把派生类对象赋值给基类对象。 派生类对象可以初始化基类对象的引用。 通过基类对象名、指针只能使用派生类从基类继承的成员（不能使用派生类新增的成员）,54,赋值兼容规则举例（1）,class A int x; public: void setX(int m) x=m; void printX() coutxn; ; class B : public A int y; public: void setY(int m) y=m; void printY() coutyn; ;,void main() A a; a.setX(2); a.printX(); B b; b.setX(3); b.setY(4); b.printX(); b.printY(); A c=b; c.printX(); ,55,赋值兼容规则举例（2）,#include using namespace std; class Pet /基类 public: void Speak() cout“How does a pet speak ?“endl; ; class Cat : public Pet /派生类 public: void Speak() cout“miao!miao!“endl; ; class Dog : public Pet /派生类 public: void Speak() cout“wang!wang!“endl; ;,int main() Pet obj,*p1; /基类对象指针p1, 基类对象obj Dog dog1; Cat cat1; obj = dog1; /用Dog类对象给Pet类对象赋值 obj.Speak(); p1 = ,56,class A public: int a; void display(); ; class B public: int a; void display(); ;,class C: public A, public B public: int a; void show(); ; void main() C c1; c1.a=3; /执行哪一个？ c1.display();/执行哪一个？ ,两个基类有同名成员,57,两个基类有同名成员（续）,如何解决这种二义性？,58,二义性问题（1）,在多继承时，若基类与派生类之间，或基类之间出现同名成员，将出现访问时的二义性（不确定性）。 当同一个基类被同一个派生类间接继承多次的时候，将在该派生类中产生该基类的多个副本。此时访问该基类中的成员，将产生二义性。,59,二义性问题（2）,解决二义性的方法 同名覆盖（隐藏）原则 如果派生类与基类之间出现同名成员，这时系统自动用派生类的成员名覆盖（隐藏）基类成员名，派生类成员名优先。 类名限定法 不同基类之间出现同名成员，使用基类名来显式指定成员 基类名:数据成员名 基类名:成员函数名（参数表）;,60,class A public: int a; void display(); ; class B public: int a; void display(); ;,clas