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继承 inheritance 该机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段 它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展 增加功能 这样产生新的类 称派生类 继承呈现了面向对象程序设计的层次结构 体现了由简单到复杂的认识过程 第八章继承与多态 多态性 polymorphism 多态性是考虑在不同层次的类中 以及在同一类中 同名的成员函数之间的关系问题 函数的重载 运算符的重载 属于编译时的多态性 以虚函数为基础的运行时的多态性是面向对象程序设计的标志性特征 体现了类推和比喻的思想方法 第八章继承与多态 8 1继承与派生的概念 8 4虚基类 选读 8 3多重继承与派生类成员标识 8 6多态性与虚函数 8 5派生类应用讨论 8 2派生类的构造函数与析构函数 8 1继承与派生的概念 层次概念是计算机的重要概念 通过继承 inheritance 的机制可对类 class 分层 提供类型 子类型的关系 C 通过类派生 classderivation 的机制来支持继承 被继承的类称为基类 baseclass 或超类 superclass 新的类为派生类 derivedclass 或子类 subclass 基类和派生类的集合称作类继承层次结构 hierarchy 如果基类和派生类共享相同的公有接口 则派生类被称作基类的子类型 subtype 层次概念 派生反映了事物之间的联系 事物的共性与个性之间的关系 派生与独立设计若干相关的类 前者工作量少 重复的部分可以从基类继承来 不需要单独编程 8 1继承与派生的概念 8 1 1类的派生与继承 8 1 2公有派生与私有派生 派生类的定义 class派生类名 访问限定符基类名1 访问限定符基类名2 访问限定符基类名n private 成员表1 派生类增加或替代的私有成员 public 成员表2 派生类增加或替代的公有成员 protected 成员表3 派生类增加或替代的保护成员 分号不可少其中基类1 基类2 是已声明的类 在派生类定义的类体中给出的成员称为派生类成员 它们是新增加成员 它们给派生类添加了不同于基类的新的属性和功能 派生类成员也包括取代基类成员的更新成员 8 1 1类的派生与继承 a 多重继承 b 单继承 图8 1多重继承与单继承 一个基类可以直接派生出多个派生类 派生类可以由多个基类共同派生出来 称多重继承 8 1 1类的派生与继承 多重继承 如果一个派生类可以同时有多个基类 称为多重继承 multiple inheritance 这时的派生类同时得到了多个已有类的特征 单继承 派生类只有一个直接基类的情况称为单继承 single inheritance 8 1 1类的派生与继承 在派生过程中 派生出来的新类同样可以作为基类再继续派生出更新的类 依此类推形成一个层次结构 直接参与派生出某类称为直接基类 而基类的基类 以及更深层的基类称为间接基类 类族 同时一个基类可以直接派生出多个派生类 这样形成了一个相互关联的类族 如MFC就是这样的族类 它由一个CObject类派生出200个MFC类中的绝大多数 多层次继承 编制派生类时可分四步 吸收基类的成员 改造基类成员 发展新成员 重写构造函数与析构函数 8 1 1类的派生与继承 不论是数据成员 还是函数成员 除构造函数与析构函数外全盘接收 声明一个和某基类成员同名的新成员 派生类中的新成员就屏蔽了基类同名成员称为同名覆盖 override 派生类新成员必须与基类成员不同名 它的加入保证派生类在功能上有所发展 派生编程步骤 8 1 1类的派生与继承 第二步中 新成员如是成员函数 参数表也必须一样 否则是重载 第三步中 独有的新成员才是继承与派生的核心特征 第四步是重写构造函数与析构函数 派生类不继承这两种函数 不管原来的函数是否可用一律重写可免出错 访问控制 亦称为继承方式 是对基类成员进一步的限制 访问控制也是三种 公有 public 方式 亦称公有继承保护 protected 方式 亦称保护继承私有 private 方式 亦称私有继承 8 1 2公有派生与私有派生 访问限定符两方面含义 派生类成员 新增成员 函数对基类 继承来的 成员的访问 调用和操作 和从派生类对象之外对派生类对象中的基类成员的访问 公有派生是绝对主流 派生类构造函数的定义 派生类名 派生类名 参数总表 基类名1 参数名表1 基类名2 参数名表2 基类名n 参数名表n 成员对象名1 成员对象参数名表1 成员对象名m 成员对象参数名表m 派生类新增成员的初始化 所列出的成员对象名全部为新增成员对象的名字 注意 在构造函数的声明中 冒号及冒号以后部分必须略去 所谓不能继承并不是不能利用 而是把基类的构造函数作为新的构造函数的一部分 或者讲调用基类的构造函数 基类名仅指直接基类 写了底层基类 编译器认为出错 冒号后的基类名 成员对象名的次序可以随意 这里的次序与调用次序无关 8 2派生类的构造函数与析构函数 派生类构造函数各部分执行次序 1 调用基类构造函数 按它们在派生类定义的先后顺序 顺序调用 2 调用成员对象的构造函数 按它们在类定义中声明的先后顺序 顺序调用 3 派生类的构造函数体中的操作 8 2派生类的构造函数与析构函数 注意 在派生类构造函数中 只要基类不是使用无参的默认构造函数都要显式给出基类名和参数表 如果基类没有定义构造函数 则派生类也可以不定义 全部采用系统给定的默认构造函数 如果基类定义了带有形参表的构造函数时 派生类就应当定义构造函数 8 2派生类的构造函数与析构函数 析构函数 析构函数的功能是作善后工作 只要在函数体内把派生类新增一般成员处理好就可以了 而对新增的成员对象和基类的善后工作 系统会自己调用成员对象和基类的析构函数来完成 析构函数各部分执行次序与构造函数相反 首先对派生类新增一般成员析构 然后对新增对象成员析构 最后对基类成员析构 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 我们希望基类和派生类共享相同的公有接口 只能采用公有派生来实现 基类 classPerson stringIdPerson 身份证号 18位数字stringName 姓名TsexSex 性别enumTsex mid man woman intBirthday 生日 格式1986年8月18日写作19860818stringHomeAddress 家庭地址 public Person string string Tsex int string 构造函数Person 默认的构造函数 Person 析构函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 voidSetName string 修改名字stringGetName returnName 提取名字voidSetSex Tsexsex Sex sex 修改性别TsexGetSex returnSex 提取性别voidSetId stringid IdPerson id 修改身份证号stringGetId returnIdPerson 提取身份证号voidSetBirth intbirthday Birthday birthday 修改生日intGetBirth returnBirthday 提取生日voidSetHomeAdd string 修改住址stringGetHomeAdd returnHomeAddress 提取住址voidPrintPersonInfo 输出个人信息 接口函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 派生的学生类 classStudent publicPerson 定义派生的学生类stringNoStudent 学号coursecs 30 30门课程与成绩public Student stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud 注意派生类构造函数声明方式Student 默认派生类构造函数 Student 派生类析构函数SetCourse string int 课程设置intGetCourse string 查找成绩voidPrintStudentInfo 打印学生情况 structcourse stringcoursename intgrade 验证主函数 8 2派生类的构造函数与析构函数 注意 本例中标准C 字符串string是作为成员对象使用的 聚合 动态内存分配的构造和析构被封装起来 使用十分简单 如使用动态生成的C风格字符串 要考虑深复制 那要复杂得多 提倡完善的类对象封装 不仅封装数据和对数据的操作 而且封装资源的动态分配与释放 形成一个完备的子系统 在一个有层次结构的类体系中资源的动态分配与释放应封装在成员对象中 如同使用标准的string字符串类那样 聚合是一种完善的封装 采用成员对象将大大简化层次结构的类体系中资源的动态分配与释放的处理方法 不再出现难度极大的多层次的深复制 8 3多重继承与派生类成员标识 选读 由多个基类共同派生出新的派生类 这样的继承结构被称为多重继承或多继承 multiple inheritance 多重继承实例 图8 3大学在册人员继承关系 8 3多重继承与派生类成员标识 选读 派生出来的新类同样可以作为基类再继续派生出更新的类 依此类推形成一个层次结构 8 3多重继承与派生类成员标识 选读 歧义性问题 参见图8 3 比如行政人员兼教师 在其基类教师中有一个 教职工编号 另一基类行政人员中也有一个 教职工编号 如果只讲教职工编号那么是哪一个基类中的呢 这两者可能是一回事 但计算机系统并不这么认为 进一步 如果 教职工编号 是由两个基类 教师 和 行政人员 共同的基类 教职工 类继承来的 只有同一个标识符 也不能用改标识符来区分 唯一标识问题 通常采用作用域分辨符 基类名 成员名 数据成员基类名 成员名 参数表 函数成员 图8 4 a 在职研究生派生类关系 定义EGStudent类对象EGStudent1 并假定派生全部为公有派生 而intNo全为公有成员 EGStud1 No 在职学号EGStud1 GStudent No 研究生号EGStud1 GStudent Student No 学生号EGStud1 GStudent Student Person No 身份证号EGStud1 Employee No 工作证号EGStud1 Employee Person No 身份证号 两个身份证号从逻辑上讲应是一回事 但是物理上是分配了不同内存空间 是两个变量 请参见图8 4 b 图8 4 b 在职研究生派生类存储图 建议采用有确定字面意思的标识符 它可以被编译器简单区分出来 如果classPerson的身份证号标识为intIdPerson 则写为 EGStud1 GStudent IdPersonEGStud1 Employee IdPerson不必标出那么多层次的类 但写EGStud1 IdPerson是错的 作用域分辨符不能嵌套使用 如 EGStud1 GStudent Student No 学生号EGStud1 GStudent Student Person No 身份证号是错误的 8 3多重继承与派生类成员标识 选读 8 3多重继承与派生类成员标识 选读 一般数据成员总是私有成员 派生类对基类的访问只能间接进行 访问身份证号 应通过classPerson中的公有成员函数 接口 GetNo 和SetNo 进行 EGStud1 Employee Person SetNo intno no EGStud1 Employee Person GetNo 注意 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 因为公有派生时 在派生类中不可以直接访问基类的私有成员 但可以直接访问基类的保护成员 当需要在派生类中访问基类的数据成员时 可以将它们定义为保护的 而不是私有的 本例中类Circle为圆 类Line为高 类Cone为圆锥 由Circle和Line公有派生而来 在Cone类中 Circle和Line类的接口完全不变 可以直接调用 这就是公有派生的优点 在Cone的成员函数中可直接访问Circle和Line中的公有成员和保护成员 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 检证主程序 圆类Circle定义 高类Line定义 圆锥类Cone定义 虚基类的引入 在图8 4中 两个身份证号显然是不合理的 可以把classPerson这个共同基类设置为虚基类 这样就仅有一个Person基类成员 从不同路径继承来的同名数据成员 身份证号 在内存中就是同一个数据 8 4虚基类 选读 注意 virtual关键字只对紧随其后的基类名起作用 classStudent virtualpublicPerson classEmployee virtualpublicPerson 虚基类 virtualbaseclass 定义 class派生类名 virtual访问限定符基类类名 class派生类名 访问限定符virtual基类类名 8 4虚基类 选读 这种继承称为虚拟继承 虚拟继承 在Person的位置上放的是指针 两个指针都指向Person成员存储的内存 这种继承称为虚拟继承 virtualinheritance 8 4虚基类 选读 派生类名 派生类名 参数总表 基类名1 参数名表1 基类名2 参数名表2 基类名n 参数名表n 成员对象名1 成员对象参数名表1 成员对象名m 成员对象参数名表m 底层虚基类名1 参数名表1 底层虚基类名r 参数名表r 派生类新增成员的初始化 所列出的成员对象名全部为新增成员对象的名字在多层虚拟继承构造函数中 基类名不仅要列出直接基类 而且要列出底层虚基类 否则编译器认为出错 虚拟继承的构造函数 8 4虚基类 选读 在派生类对象的创建中 首先是虚基类的构造函数并按它们声明的顺序构造 第二批是非虚基类的构造函数按它们声明的顺序调用 第三批是成员对象的构造函数 最后是派生类自己的构造函数被调用 构造函数执行次序 8 4虚基类 选读 例8 3 在采用虚基类的多重继承中 构造与析构的次序 classDclass publicBclass1 virtualBclass3 virtualBclass2 Objectobject public Dclass object Bclass2 Bclass3 Bclass1 cout 派生类建立 n Dclass cout 派生类析构 n intmain Dclassdd cout 主程序运行 n return0 运行结果 ConstructorBclass3 第一个虚拟基类 与派生类析构函数排列无关ConstructorBclass2 第二个虚拟基类ConstructorBclass1 非虚拟基类ConstructorObject 对象成员派生类建立 主程序运行 派生类析构 deconstructorObject 析构次序相反deconstructorBclass1deconstructorBclass2deconstructorBclass3 析构的次序与构造的次序相反 8 4虚基类 选读 对照图8 5 尽管Employee和Student的构造函数都包含Person的构造函数 但并未真正调用 唯一的一次调用是在EGStudent构造函数中 如是非虚基类 则有两次调用 8 4虚基类 选读 例8 4 虚基类在多层多重继承中的应用 在职研究生类定义 以虚基类定义公有派生的学生类 以虚基类定义公有派生的研究生类 以虚基类定义公有派生的教职工类 多重继承的以虚基类定义公有派生的在职研究生类 一 派生类与基类 在任何需要基类对象的地方都可以用公有派生类的对象来代替 这条规则称赋值兼容规则 它包括以下情况 8 5派生类应用讨论 1 派生类的对象可以赋值给基类的对象 这时是把派生类对象中从对应基类中继承来的成员赋值给基类对象 反过来不行 因为派生类的新成员无值可赋 2 可以将一个派生类的对象的地址赋给其基类的指针变量 但只能通过这个指针访问派生类中由基类继承来的成员 不能访问派生类中的新成员 同样也不能反过来做 3 派生类对象可以初始化基类的引用 引用是别名 但这个别名只能包含派生类对象中的由基类继承来的成员 例8 5 为例8 1定义复制函数 实现深复制 二 继承与聚合继承使派生类可以利用基类的成员 如果我们把基类的对象作为一个新类的对象成员 也可以取得类似的效果 派生类采用继承方法 成员对象是聚合的概念 基类在派生类中只能继承一个 间接基类不在讨论之中 不能同时安排两个 否则成员名即使使用域分辨符也会发生冲突 classA public intK classB publicA publicA 两个A无论如何无法分辨出来 如果要用两个A只能采用成员对象 更深入地探讨后会发现 成员对象体现了封装更深层次的含义 在派生类和它的基类中是不应该有内存的动态分配的 动态分配的部分应该封装在成员对象中 在该成员对象的析构函数中释放内存 在该成员对象中提供深复制 类string就是如此 它的内部就是一个完备的小系统 这样程序员就可以放心地使用它 而不需要为它做任何事情 8 5派生类应用讨论 三 派生类与模板 为了运行的效率 类模板是相互独立的 即独立设计 没有使用继承的思想 对类模板的扩展是采用适配子 adapter 来完成的 通用性是模板库的设计出发点之一 这是由泛型算法和函数对象等手段达到的 派生类的目标之一也是代码的复用和程序的通用性 最典型的就是MFC 派生类的优点是可以由简到繁 逐步深入 程序编制过程中可以充分利用前面的工作 一步步完成一个复杂的任务 模板追求的是运行效率 而派生追求的是编程的效率 8 5派生类应用讨论 8 6多态性与虚函数 多态性 多态性是面向对象程序设计的关键技术之一 若程序设计语言不支持多态性 不能称为面向对象的语言 利用多态性技术 可以调用同一个函数名的函数 实现完全不同的功能 在C 中有两种多态性 编译时的多态性 运行时的多态性 运行时的多态性是指在程序执行前 无法根据函数名和参数来确定该调用哪一个函数 必须在程序执行过程中 根据执行的具体情况来动态地确定 它是通过类继承关系和虚函数来实现的 目的也是建立一种通用的程序 通用性是程序追求的主要目标之一 通过函数的重载和运算符的重载来实现的 8 6多态性与虚函数 8 6 1虚函数的定义 8 6 4动态绑定 选读 8 6 2纯虚函数 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 8 6 1虚函数的定义 虚函数的概念 虚函数是一个类的成员函数 定义格式如下 virtual返回类型函数名 参数表 关键字virtual指明该成员函数为虚函数 virtual仅用于类定义中 如虚函数在类外定义 不可再加virtual 当一个类的某个成员函数被定义为虚函数 则由该类派生出来的所有派生类中 该函数始终保持虚函数的特征 8 6 1虚函数的定义 当在派生类中重新定义虚函数 overridingavirtualfunction 亦译作超载或覆盖 时 不必加关键字virtual 但重新定义时不仅要同名 而且它的参数表和返回类型全部与基类中的虚函数一样 否则出错 虚函数与在8 1 1节中介绍的派生类的第二步 改造类成员 同名覆盖 override 有关 如未加关键字virtual 则是普通的派生类中的新成员函数覆盖基类同名成员函数 当然参数表必须一样 否则是重载 可称为同名覆盖函数 它不能实现运行时的多态性 虚函数定义要点 虚函数与运行时的多态性 例8 6 计算学分 可由本科生类派生出研究生类 但它们各自的从课程学时数折算为学分数的算法是不同的 本科生是16个学时一学分 而研究生是20个学时一学分 8 6 1虚函数的定义 例8 7 计算学分 派生类定义不再重复 成员函数设置为虚函数的要点 1 派生类中定义虚函数必须与基类中的虚函数同名外 还必须同参数表 同返回类型 否则被认为是重载 而不是虚函数 如基类中返回基类指针 派生类中返回派生类指针是允许的 这是一个例外 2 只有类的成员函数才能说明为虚函数 这是因为虚函数仅适用于有继承关系的类对象 3 静态成员函数 是所有同一类对象共有 不受限于某个对象 不能作为虚函数 4 一个类对象的静态和动态构造是相同的 实现动态多态性时 必须使用基类类型的指针变量或引用 使该指针指向该基类的不同派生类的对象 并通过该指针指向虚函数 才能实现动态的多态性 8 6 1虚函数的定义 5 内联函数因为每个对象有独立的一份函数代码 无映射关系 不能作为虚函数 6 析构函数可定义为虚函数 构造函数不能定义虚函数 因为在调用构造函数时对象还没有完成实例化 在基类中及其派生类中都动态分配的内存空间时 必须把析构函数定义为虚函数 实现撤消对象时的多态性 7 函数执行速度要稍慢一些 为了实现多态性 每一个派生类中均要保存相应虚函数的入口地址表 函数的调用机制也是间接实现 所以多态性总是要付出一定代价 但通用性是一个更高的目标 8 如果定义放在类外 virtual只能加在函数声明前面 不能 再 加在函数定义前面 正确的定义必须不包括virtual 8 6 1虚函数的定义 8 6 1虚函数的定义 例8 5 1 根据赋值兼容规则可以用基类的指针指向派生类对象 如果由该指针撤销派生类对象 则必须将析构函数说明为虚函数 实现多态性 自动调用派生类析构函数 通常要求将类设计成通用的 无论其他程序员怎样调用都必须保证不出错 所以必须把析构函数定义为虚函数 下面把 例8 5 析构函数改造为虚函数 classPerson 数据成员略public virtual Person 只需在此声明一次 派生类的析构函数全为虚函数 其他成员函数略 Person per4 Student stu4 newStudent 动态建立对象 stu4 stu4 stu1 把stu1的数据拷入 stu4stu4 PrintStudentInfo per4 stu4 deleteper4 用基类指针撤销派生类 动态生成的对象必须显式撤销 8 6 1虚函数的定义 在主函数中添加以下内容 通过在析构函数中加显示语句发现先调Student析构函数 后调Person析构函数 这里再次强调动态生成的对象必须显式撤销 纯虚函数 纯虚函数 purevirtualfunction 是指被标明为不具体实现的虚拟成员函数 它用于这样的情况 定义一个基类时 会遇到无法定义基类中虚函数的具体实现 其实现依赖于不同的派生类 8 6 2纯虚函数 纯虚函数的定义 virtual返回类型函数名 参数表 0 含有纯虚函数的基类是不能用来定义对象的 纯虚函数没有实现部分 不能产生对象 所以含有纯虚函数的类是抽象类 1定义纯虚函数时 不能定义虚函数的实现部分 即使是函数体为空也不可以 函数体为空就可以执行 只是什么也不做就返回 而纯虚函数不能调用 2 0 表明程序员将不定义该函数 函数声明是为派生类保留一个位置 0 本质上是将指向函数体的指针定为NULL 3在派生类中必须有重新定义的纯虚函数的函数体 这样的派生类才能用来定义对象 8 6 2纯虚函数 定义纯虚函数的要点 例8 8 学校对在册人员进行奖励 依据是业绩分 但是业绩分的计算方法只能对具体人员进行 如学生 教师 行政人员 工人 算法都不同 所以可以将在册人员类作为一个抽象类 业绩计算方法作为一个纯虚函数 在主函数中全部用指向基类的指针来调用 8 6 2纯虚函数 业绩分基类定义 业绩分学生派生类定义 业绩分教师派生类定义 验证主函数 例8 9 用虚函数来实现辛普生法求函数的定积分 8 6 2纯虚函数 纯虚函数实现通用算法 辛普生法求定积分类 在派生类中加被积函数 验证主函数 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 例8 10 通用单链表派生类 第一步改造 例7 4 的头文件 不采用模板类 而采用虚函数实现多态性 达到通用的目的 结点类数据域被改造为指针 而把数据放在一个抽象类中 由指针与之建立联系 图8 9结点构造 classObject 数据类为抽象类public Object virtualbooloperator Object 析构函数可为虚函数 构造函数不行 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 结点组织 采用结点类加数据类 数据类定义 本题要点 采用虚函数实现多态性 达到通用的目的 堆内存的分配与释放 关键不是创建 而是释放 说明 数据抽象类中含有三个纯虚函数 输出函数和两个比较函数 当抽象类在派生时重新定义三个纯虚函数 可以进行各种类型 包括类和结构对象的比较和输出 本例介绍程序总体组成为主 链表的操作由学生自己仔细阅读 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 抽象类中的析构函数也是虚函数 这一点非常重要 当抽象类派生的数据类的数据部分是动态产生的 而由结点类删除释放数据类对象时 必须由数据类的析构函数来释放该类对象数据部分占用的动态分配的内存 这时必须重新定义析构函数 ClassNode Object info 数据域用指针指向数据类对象Node link 指针域public Node 生成头结点的构造函数 Node 析构函数voidInsertAfter Node P 在当前结点后插入一个结点Node RemoveAfter 删除当前结点的后继结点 返回该结点备用voidLinkinfo Object obj 把数据对象连接到结点friendclassList 以List为友元类 List可直接访问Node的私有函数 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 结点类定义 classList Node head tail 链表头指针和尾指针public List 构造函数 生成头结点 空链表 List 析构函数voidMakeEmpty 清空链表 只余表头结点Node Find Object 删除指定结点 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 链表类定义 第二步 取代模板定义泛型类型为具体类型 包括类 的步骤是由抽象类派生数据类 数据类的数据采用字符类串string 动态分配和释放内存都在string类中完成 为了完成数据类的比较和输出 超载了比较运算符和输出函数 虚函数 数据类的比较实际是字符串string的比较 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 classStringObject publicObject stringsptr public StringObject sptr StringObject strings sptr s StringObject 析构函数booloperator Object 验证主函数运行结果 分析与比较 在该程序中 特别要仔细揣摩堆内存的分配与释放 删除一个结点时系统自动调用结点类析构函数释放结点占用的动态内存 而结点类析构函数自动调用数据域类虚析构函数 数据域类析构函数自动调用string类的析构函数释放所占用的动态内存 一环套一环 一步都不能错 这是使用动态内存分配的关键 即关键不是创建 而是释放 运行时的多态性需要维护一个动态指针表才能正确指向各相关类中的同名虚函数 所以多态与模板比较 模板的效率更高 标准模板库中用容器来泛型化数据结构中的许多算法 对数据结构的使用当然借助模板库 多态不适用于性能要求很高的实时应用程序 但继承与多态可用与其它更多方面 每一种技术都有可以充分发挥自己能力的地方 8 6 3继承与多态的应用 单链表派生类 选读 动态绑定 dynamicbinding 亦称滞后绑定 latebinding 对应于静态绑定 staticbinding 如果使用对象名和点成员选择运算符 引用特定的一个对象来调用虚函数 则被调用的虚函数是在编译时确定的 称为静态绑定 如果使用基类指针或引用指明派生类对象并使用该指针调用虚函数 成员选择符用箭头号 则程序动态地 运行时 选择该派生类的虚函数 称为动态绑定 8 6 4动态绑定 选读 绑定是指计算机程序自身彼此关联的过程 是把一个标识符名和一个存储地址联系在一起的过程 也就是把一条消息和一个对象的操作相结合的过程 图8 9虚函数调用的控制流程 8 6 4动态绑定 选读 C 编译器编译含有一个或几个虚函数的类及其派生类时 对该类建立虚函数表 Virtualfunctiontable vtable 虚函数表使执行程序正确选择每次执行时应使用的虚函数 多态是由复杂的数据结构实现的 参见图8 10 图8 10是以 例8 10 为基础的 不过增加了一个由抽象类Object派生的复数数据类ComplexObject 图中列出了基类和各派生类的虚函数表 这些表是由指向函数的指针组成的 8 6 4动态绑定 选读 还有第二层指针 在实例化带虚函数的类 创建对象 时 编译器在对象前加上一个指向该类的虚函数表的指针 第三层指针是链表结点类对象中指向抽象基类Object的指针 这也可以是引用 但本例是指针 虚函数的调用是这样进行的 考虑虚函数Compare 则看含 cat 的结点 由该结点的info指针找到含 cat 的无名对象 再由对象前的指针找到StringObject虚函数表 移动4个字节 一个指针占4个字节 找到比较函数指针 进入串比较函数 完 第八章继承与派生 谢谢 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 Person Person stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd IdPerson id Name name Sex sex Birthday birthday HomeAddress homeadd 作为一个管理程序 这个构造函数并无必要 因为数据总是另外输入的 仅为说明语法存在 分析构造函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 Person Person IdPerson Name Sex mid Birthday 0 HomeAddress 分析默认的构造函数 分析析构函数 Person Person string内部动态数组的释放 由string自带的析构函数完成 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 voidPerson SetName stringname Name name 拷入新姓名 修改名字 voidPerson SetHomeAdd stringhomeadd HomeAddress homeadd 修改住址 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 voidPerson PrintPersonInfo inti cout 身份证号 IdPerson n 姓名 Name n 性别 if Sex man cout 男 n elseif Sex woman cout 女 n elsecout n cout 出生年月日 i Birthday cout i 10000 年 i i 10000 cout i 100 月 i 100 日 n 家庭住址 HomeAddress n 输出个人信息 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 Student Student stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud Person id name sex birthday homeadd 注意Person参数表不用类型inti NoStudent nostud for i 0 i 30 i 课程与成绩清空cs i coursename cs i grade 0 派生类构造函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 Student Student 基类默认的无参数构造函数不必显式给出inti NoStudent for i 0 i 30 i 课程与成绩清空 将来由键盘输入cs i coursename cs i grade 0 Student Student 基类析构函数以及成员对象析构函数自动调用 默认派生类构造函数 派生类析构函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 intStudent SetCourse stringcoursename intgrade boolb false 标识新输入的课程 还是更新成绩inti for i 0 i 30 i if cs i coursename 判表是否进入未使用部分 如有对应删除 应按顺序表方式 cs i coursename coursename cs i grade grade b false break elseif cs i coursename coursename 是否已有该课程记录cs i grade grade b true break if i 30 return0 成绩表满返回0if b return1 修改成绩返回1elsereturn2 登记成绩返回2 学生类课程设置函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 intStudent GetCourse stringcoursename inti for i 0 i 30 i if cs i coursename coursename returncs i grade return 1 找到返回成绩 未找到返回 1 查找学生课程成绩函数 例8 1 由在册人员类公有派生学生类 voidStudent PrintStudentInfo inti cout 学号 NoStudent n PrintPersonInfo for i 0 i 30 i 打印各科成绩if cs i coursename cout cs i coursename t cs i grade n elsebreak cout 完 endl 打印学生情况函数 例8 1验证用主函数 intmain void chartemp 30 inti k Personper1 320102820818161 沈俊 man 19820818 南京四牌楼2号 Personper2 per2 SetName 朱明 per2 SetSex woman per2 SetBirth 19780528 per2 SetId 320102780528162 per2 SetHomeAdd 南京市成贤街9号 per1 PrintPersonInfo per2 PrintPersonInfo Studentstu1 320102811226161 朱海鹏 man 19811226 南京市黄浦路1号 06000123 cout temp 输入格式 物理80if strcmp temp end break cin k i stu1 SetCourse temp k if i 0 cout temp if strcmp temp end break k stu1 GetCourse temp if k 1 cout 未查到 n elsecout k n return0 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 classCircle protected floatx y r x y 为圆心 r为半径public Circle floata 0 floatb 0 floatR 0 x a y b r R voidSetcoordinate floata floatb x a y b 设置圆心坐标voidGetcoordinate float 高类Line 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 classLine protected floatHigh public Line floata 0 High a voidSetHigh floata High a floatGetHigh returnHigh classCone publicCircle publicLine public Cone floata floatb floatR floatd Circle a b R Line d floatGetCV returnfloat GetAreaCircle High 3 取得圆锥体积floatGetCA 取得圆锥表面积returnfloat GetAreaCircle r 3 14159 sqrt r r High Hgih 共有派生类中能直接访问直接基类的保护成员 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 派生类圆锥 在VC 平台上运行例8 2 voidmain Conec1 5 8 3 4 floata b cout 圆锥体积 c1 GetCV n cout 圆锥表面积 c1 GetCA n cout 圆锥底面积 c1 GetAreaCircle n cout 圆锥底周长 c1 GetCircumference n cout 圆锥底半径 c1 GetR n c1 Getcoordinate a b cout 圆锥底圆心坐标 a b n cout 圆锥高 c1 GetHigh n 例8 2 由圆和高多重继承派生出圆锥 检证主程序 classStudent publicvirtualPerson stringNoStudent 学号 30门课程与成绩略public Student stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud Student Student cout 析构Student endl voidPrintStudentInfo Student Student stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud Person id name sex birthday homeadd 注意Person参数名表不用类型cout 构造Student endl NoStudent nostud 例8 4 虚基类与在职研究生 以虚基类定义公有派生的学生类 classGStudent publicStudent 以虚基类定义公有派生的研究生类stringNoGStudent 研究生号 其他略public GStudent stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud stringnogstudent 注意派生类构造函数声明方式GStudent GStudent cout 析构GStudent endl voidPrintGStudentInfo GStudent GStudent stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud stringnogstud Student id name sex birthday homeadd nostud Person id name sex birthday homeadd 因Person是虚基类 尽管不是直接基类 Person必须出现 不定义对象可不出现 为通用应出现 如不是虚基类 出现是错误的cout 构造GStudent endl NoGStudent nogstud 例8 4 虚基类与在职研究生 以虚基类定义公有派生的研究生类 例8 4 虚基类与在职研究生 classEmployee publicvirtualPerson stringNoEmployee 教职工号 其他略public Employee stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnoempl Employee Employee cout 析构Employee endl voidPrintEmployeeInfo voidPrintEmployeeInfo1 多重继承时避免重复打印虚基类Person的信息 Employee Employee stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnoempl Person id name sex birthday homeadd cout 构造Employee endl NoEmployee noempl 以虚基类定义公有派生的教职工类 例8 4 虚基类与在职研究生 classEGStudent publicEmployee publicGStudent stringNoEGStudent 在职学习号 其他略public EGStudent stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud stringnogstud stringnoempl stringnoegstud EGStudent EGStudent cout 析构EGStudent endl voidPrintEGStudentInfo EGStudent EGStudent stringid stringname Tsexsex intbirthday stringhomeadd stringnostud stringnogstud stringnoempl stringnoegstud GStudent id name sex birthday homeadd nostud nogstud Employee id name sex birthday homeadd noempl Person id name sex birthday homeadd cout 构造EGStudent endl NoEGStudent noegstud 多重继承的以虚基类定义公有派生的在职研究生类 例8 5 为例8 1自定义复制函数 实现深复制 Person和Student复制构造函数如下 例8 5 深复制函数 Person Person Person 例8 5 深复制函数 Person和Student复制赋值操作符如下 Person 以上定义的实际上就是默认的按语义的复制构造函数和复制赋值操作符 可在主程序中增加内容以进行检验 intmain void stringtemp inti k Personper1 320102820818161 沈俊 man 19820818 南京四牌楼2号 per1 PrintPersonInfo Personper2 per1 per3 基类对象复制初始化per2 PrintPersonInfo per3 per1 基类对象深复制赋值per3 PrintPersonInfo Studentstu1 320102811226161 朱海鹏 man 19811226 南京市黄浦路1号 06000123 cout 请输入各科成绩 n 例8 5 深复制函数 while 1 输入各科成绩 输入 end 停止cin temp 输入格式 物理80if temp end break cin k i stu1 SetCourse temp k if i 0 cout 成绩列表已满 n elseif i 1 cout 修改成绩 n elsecout 登记成绩