实验5(2) 参考答案.doc

实验5(2) 类的继承与派生参考答案一、实验目的与实验要求（1）掌握单继承和多重继承下派生类的定义方法，理解基类成员在不同的继承方式下不同的访问属性。（2）正确定义派生类的构造函数与析构函数，理解定义一个派生类对象时构造函数、析构函数的调用次序。（3）理解同名冲突的产生原因，会使用虚基类来解决第三类同名冲突问题，并理解引入虚基类后构造函数、析构函数的调用顺序。（4）理解赋值兼容的相关使用方法。二、实验内容题目1：定义一个车基类，派生出自行车类和汽车类，并以自行车类和汽车类为基类共同派生出摩托车类，每个类都要定义带有参数的构造函数。自行车类分别使用private、protected、public三种方式来继承车基类，观察基类成员在派生类中的访问属性；观察自行车类、汽车类和摩托车类对象定义时构造、析构函数的调用顺序。最后将车基类定义为虚基类再观察程序运行结果。题目的具体要求如下。 定义基类Vehicle，它具有两个保护成员变量：MaxSpeed、Weight，有3个公有的成员函数：Run( )、Stop( )、Show( )，以及带参数的构造函数、析构函数；再定义一个从Vehicle公有继承的Bicycle类，增加保护属性的成员变量Height，定义Bicycle类的构造函数、析构函数，改造Show函数，用于输出本类中的完整信息。main( )函数中定义Bicycle类对象，观察构造函数和析构函数的执行顺序，以及各成员函数的调用。使用跟踪的方法观察程序运行的每一步究竟调用的是哪一个函数。 在上一步基础上，将继承方式分别修改为protected和private，再重新编译，观察这时的报错信息并进行分析。 将Bicycle类的继承方式恢复为public，代码回到 的状态，再在Bicycle类下面增加一个第二层汽车类Car的定义，Car也是公有继承基类Vehicle，其中增加了一个保护成员变量SeatNum，表示汽车有几个座位，其定义方式与类Bicycle类似。主函数中定义该类对象，观察运行结果。 在上一步的基础上，再定义一个第三层类MotorCycle，该类以公有方式继承了第二层的Bicycle和Car类。定义其构造函数，要调用两个直接基类的构造函数，再改造函数Show( )，输出所有四个成员变量的信息。主函数中只定义类MotorCycle的对象并调用相应的函数，代码请参考实验指导1的。程序进行编译，会产生4个错误、8个警告，因为存在二义性问题，在同名成员前增加“基类名：”以消除二义性直到程序正确，观察运行结果。 再将代码恢复至上一步未修改前，即存在4个错误、8个警告的状态，再作一定的修改，将Vehicle声明为虚基类以消除二义性，同时修改第三层类的构造函数，其余代码不变，具体请参考实验指导1的。观察运行结果，理解此时构造函数、析构函数的调用顺序及用虚基类消除二义性的原理。参考程序如下：#include using namespace std;class Vehicle /定义基类protected:int MaxSpeed; /最大速度int Weight; /重量public:Vehicle(int m, int w) /初始化成员变量的值 MaxSpeed=m; Weight=w; cout Constructing Vehicle.n;Vehicle( )cout Destructing Vehicle.n;void Run( )cout The vehicle is running!n;void Stop( )cout Please stop running!n;void Show( )cout Its maxspeed is: MaxSpeed endl;cout Its weight is: Weight endl;class Bicycle: public Vehicle /定义派生类，公有继承protected:int Height; /高度，单位：厘米public:Bicycle(int m, int w, int h):Vehicle(m,w) /调用基类构造函数Height=h; /为本类中新增成员提供初始值cout Constructing Bicycle.n;Bicycle( )cout Destructing Bycycle.n;void Show( ) /改造基类的Show函数Vehicle:Show();/调用基类Show输出MaxSpeed和Weight值 coutIts Height is:Heightendl; /输出本类高度;int main( ) Bicycle b(120,2,4);/定义派生类对象b.Run ( ); /观察构造、析构函数调用顺序b.Stop( );b.Show ( );return 0;运行结果：Constructing Vehicle.Constructing Bicycle.The vehicle is running!Please stop running!Its maxspeed is:120Its weight is:2Its Height is:4Destructing Bycycle.Destructing Vehicle.Press any key to continue 在上一步基础上，将继承方式分别修改为protected和private，再重新编译，观察这时的报错信息并进行分析。答：继承方式是private或protected后，main函数中的语句：b.Run ( ); b.Stop( );等均不能通过编译，因为基类中的成员函数都是派生类的私有的或保护的成员函数，类外用派生类对象都不能再调用。 将Bicycle类的继承方式恢复为public，代码回到 的状态，再在Bicycle类下面增加一个第二层汽车类Car的定义，Car也是公有继承基类Vehicle，其中增加了一个保护成员变量SeatNum，表示汽车有几个座位，其定义方式与类Bicycle类似。主函数中定义该类对象，观察运行结果。指导： 在Bicycle类下面增加Car类的定义，参考以下代码，划线部分自己完成。class Car: public Vehicle /定义派生类Car，公有继承public:int SeatNum; /座位数Car (int m, int w, int s) : （8） /调用基类构造函数 （9） /为本类中新增成员提供初始值cout Constructing Car.n;Car( )cout Destructing Car.n; void Show( ) /改造基类的Show函数 （10） /调用基类Show输出MaxSpeed和Weight值 （11） /输出本类座位数;在主函数增加Car类对象的定义并调用相应函数，主函数代码如下。int main( )Bicycle （12） /定义自行车类对象b.Run( );b.Stop( );b.Show ( );Car （13） /定义汽车类对象c.Run ( );c.Stop( );c.Show ( );return 0;参考程序如下：class Car: public Vehicle /定义派生类Car，公有继承 protected:int SeatNum; /座位数 public:Car (int m, int w, int s) : Vehicle(m,w)/调用基类构造函数SeatNum=s; /为本类中新增成员提供初始值cout Constructing Car.n;Car( )cout Destructing Car.n; void Show( ) /改造基类的Show函数Vehicle:Show();/调用基类Show输出MaxSpeed和Weight值coutIts SeatNum is:SeatNumendl; /输出本类座位数;int main( )Bicycle b(50,2,400); /定义自行车类对象b.Run( );b.Stop( );b.Show ( );Car c(120,2000,5); /定义汽车类对象c.Run ( );c.Stop( );c.Show ( );return 0;运行结果为：Constructing Vehicle.Constructing Bicycle.The vehicle is running!Please stop running!Its maxspeed is:50Its weight is:2Its Height is:400Constructing Vehicle.Constructing Car.The vehicle is running!Please stop running!Its maxspeed is:120Its weight is:2000Its SeatNum is:5Destructing Car.Destructing Vehicle.Destructing Bycycle.Destructing Vehicle.Press any key to continue 在上一步的基础上，再定义一个第三层类MotorCycle，该类以公有方式继承了第二层的Bicycle和Car类。定义其构造函数，要调用两个直接基类的构造函数，再改造函数Show( )，输出所有四个成员变量的信息。主函数中只定义类MotorCycle的对象并调用相应的函数，代码请参考实验指导1的。程序进行编译，会产生4个错误、8个警告，因为存在二义性问题，在同名成员前增加“基类名：”以消除二义性直到程序正确，观察运行结果。指导：增加的第3层类MotorCycle及修改以后的main( )函数。class MotorCycle: public Bicycle, public Car /第3层类，从第2层两个类公有继承public:MotorCycle(int m, int w, int h, int s): （14） /调用两基类构造函数cout Constructing MotorCycle.n;MotorCycle( )cout Destructing MotorCycle.n;void Show( ) /输出4个成员变量的信息，需消除二义性cout Its maxspeed is: MaxSpeed endl; /错误cout Its weight is: Weight endl; /错误cout Its height is: Height endl;cout Its seatnum is: SeatNum endl;int main( )MotorCycle （15） /定义摩托车类对象mc.Run ( ); /错误mc.Stop( ); /错误mc.Show ( );return 0;程序为：class MotorCycle: public Bicycle, public Car /第3层类，从第2层两个类公有继承public:MotorCycle(int m, int w, int h, int s): Bicycle(m,w,h),Car(m,w,s)/调用两基类构造函数cout Constructing MotorCycle.n;MotorCycle( )cout Destructing MotorCycle.n;void Show( ) /输出4个成员变量的信息，需消除二义性cout Its maxspeed is: MaxSpeed endl; /错误cout Its weight is: Weight endl; /错误cout Its height is: Height endl;cout Its seatnum is: SeatNum endl;int main( )MotorCycle mc(120,1000,2,2);/定义摩托车类对象mc.Run ( ); /错误mc.Stop( ); /错误mc.Show ( );return 0;编译出错：E:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(113) : error C2385: MotorCycle:MaxSpeed is ambiguousE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(113) : warning C4385: could be the MaxSpeed in base Vehicle of base Bicycle of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(113) : warning C4385: or the MaxSpeed in base Vehicle of base Car of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(114) : error C2385: MotorCycle:Weight is ambiguousE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(114) : warning C4385: could be the Weight in base Vehicle of base Bicycle of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(114) : warning C4385: or the Weight in base Vehicle of base Car of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(125) : error C2385: MotorCycle:Run is ambiguousE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(125) : warning C4385: could be the Run in base Vehicle of base Bicycle of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(125) : warning C4385: or the Run in base Vehicle of base Car of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(126) : error C2385: MotorCycle:Stop is ambiguousE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(126) : warning C4385: could be the Stop in base Vehicle of base Bicycle of class MotorCycleE:2012-2013(2)C+教学教案Text1.cpp(126) : warning C4385: or the Stop in base Vehicle of base Car of class MotorCycle执行 cl.exe 时出错.即输出MaxSpeed、Weigh和调用函数Run（）和Stop（）函数时出现二义性问题。修改程序中主要是为数据成员和成员函数限定其所属类即可。程序为：class MotorCycle: public Bicycle, public Car /第3层类，从第2层两个类公有继承public:MotorCycle(int m, int w, int h, int s): Bicycle(m,w,h),Car(m,w,s)/调用两基类构造函数cout Constructing MotorCycle.n;MotorCycle( )cout Destructing MotorCycle.n;void Show( ) /输出4个成员变量的信息，需消除二义性cout Its maxspeed is: Bicycle:MaxSpeed endl; /修改后cout Its weight is: Car:Weight endl; /修改后cout Its height is: Height endl;cout Its seatnum is: SeatNum endl;int main( )MotorCycle mc(120,1000,2,2);/定义摩托车类对象mc.Bicycle:Run ( ); /修改后mc.Bicycle:Stop( ); /修改后mc.Show ( );return 0;运行结果：Constructing Vehicle.Constructing Bicycle.Constructing Vehicle.Constructing Car.Constructing MotorCycle.The vehicle is running!Please stop running!Its maxspeed is:120Its weight is:1000Its height is:2Its seatnum is:2Destructing MotorCycle.Destructing Car.Destructing Vehicle.Destructing Bycycle.Destructing Vehicle.Press any key to continue 再将代码恢复至上一步未修改前，即存在4个错误、8个警告的状态，再作一定的修改，将Vehicle声明为虚基类以消除二义性，同时修改第三层类的构造函数，其余代码不变，具体请参考实验指导1的。观察运行结果，理解此时构造函数、析构函数的调用顺序及用虚基类消除二义性的原理。指导：将Vehicle声明为虚基类以消除二义性，具体要在上面的基础上修改以下地方。 将class Bicycle: public Vehicle 修改为 class Bicycle: virtual public Vehicle。 将class Car: public Vehicle 修改为 class Car: virtual public Vehicle。 在第3层类的构造函数MotorCycle(int m,int w,int h,int s): （16） 的初始化列表中增加对虚基类构造函数的调用。 原来注释出错的地方将类名的限制去掉，恢复原样。如：cout Its maxspeed is: Bicycle:MaxSpeed endl; /错误恢复为：cout Its maxspeed is: MaxSpeed endl;按题意，将Vehicle声明为虚基类以消除二义性，具体修改; 将class Bicycle: public Vehicle 修改为 class Bicycle: virtual public Vehicle。 将class Car: public Vehicle 修改为 class Car: virtual public Vehicle。程序修改为：class MotorCycle: public Bicycle, public Car /第3层类，从第2层两个类公有继承public:MotorCycle(int m, int w, int h, int s): Vehicle(m,w),Bicycle(m,w,h),Car(m,w,s)/调用两基类构造函数cout Constructing MotorCycle.n;MotorCycle( )cout Destructing MotorCycle.n;void Show( ) /输出4个成员变量的信息，需消除二义性cout Its maxspeed is: MaxSpeed endl; /正确cout Its weight is: Weight endl; /正确cout Its height is: Height endl;cout Its seatnum is: SeatNum endl;int main( )MotorCycle mc(120,1000,2,2);/定义摩托车类对象mc.Run ( ); /正确mc.Stop( ); /正确 mc.Show ( ); return 0;运行结果为：Constructing Vehicle.Constructing Bicycle.Constructing Car.Constructing MotorCycle.The vehicle is running!Please stop running!Its maxspeed is:120Its weight is:1000Its height is:2Its seatnum is:2Destructing MotorCycle.Destructing Car.Destructing Bycycle.Destructing Vehicle.Press any key to continue题目2：定义Base类及它的公有派生类Derived类，两个类中均定义带参数的构造函数，基类中定义函数Show( )，派生类中也定义一个同名的Show( )，二者输出内容有所区别。主函数中定义基类的对象、指针、引用，也定义派生类的对象。（ 中6个空各0.3分，分析0.2分） 对赋值兼容的4种情况作测试，对每行的输出结果进行观察，理解赋值兼容何时调用基类的成员函数，什么情况下才会调用派生类的成员函数。 在主函数的return 0;语句前增加4条语句，观察并记下编译时的报错信息，理解赋值兼容的不可逆性。程序如下：#include using namespace std;class Basepublic:int i;Base(int x): i(x) void show( )cout i in Base is: i endl; ;class Derived: public Basepublic:Derived(int x): Base(x) void show( )cout i in Derived is: i endl; ; int main( )Base b1(1);/定义基类对象b1cout 基类对象 b1.show( ):n; b1.show( );Derived d1(2);/定义派生类对象d1b1=d1; /用派生类对象给基类对象赋值cout 基类b1=d1, b1.show( ):n; b1.show( );cout 派生类对象 d1.show( ):n; d1.show( );Base & b2=d1; /用派生类对象来初始化基类引用cout 引用b2=d1, b2.show( ):n; b2.show( );Base * b3=&d1; /派生类对象的地址赋给指向基类的指针cout show( ):n;b3-show( );Derived *d4=new Derived(3); /定义派生类指针并生成新对象Base *b4 = d4 ; /派生类指针赋给指向基类的指针cout show( ):n;b4-show( ); cout show( ):n;d4-show( );delete d4;return 0;运行结果：基类对象 b1.show( ):i in Base is: 1基类b1=d1, b1.show( ):i in Base is: 2派生类对象 d1.show( ):i in Derived is: 2引用b2=d1, b2.show( ):i in Base is: 2基类指针b3=&d1, b3-show( ):i in Base is: 2基类指针b4 = d4, b4-show( ):i in Base is: 3派生类指针d4, d4-show( ):i in Derived is: 3Press any key to continue 对赋值兼容的4种情况作测试，对每行的输出结果进行观察，理解赋值兼容何时调用基类的成员函数，什么情况下才会调用派生类的成员函数。答：4种情况：基类对象 = 公有派生类对象b1=d1; b1.show( );调用的是基类Base的成员函数show；指向基类对象的指针 = 公有派生类对象的地址Base * b3=&d1; b3-show( ); 调用的是基类Base的成员函数show；指向基类对象的指针 = 指向公有派生类对象的指针Base *b4 = d4 ; b4-show( ); 调用的是基类Base的成员函数show；基类的引用 = 公有派生类对象，即派生类对象可以初始化基类的引用。