《皮德常C++程序设计教程》Chapter-10

第10章继承、多态和虚函数皮德常南京航空航天大学计算机科学与技术学院110.1继承继承是OOP程序设计中很重要的一个方面。继承易于扩充现有类以满足新的应用。将已有的类称之为父类，也称基类，将新产生的类称为子类，也称为导出类或派生类。导出类不做任何改变地继承了基类中的所有变量和函数〔构造函数和析构函数除外〕，并且还可以增加新的数据成员和函数，从而使导出类比基类更为特殊化。Example:例10-1.2//Contentsofgrade.hclassGrade{ charletter; floatscore; voidcalcGrade();public: voidsetScore(floats){score=s;calcGrade();} floatgetScore(){returnscore;} chargetLetter(){returnletter;}};3//Contentsofgrade.cpp

#include"grade.h"//DefinitionofmemberfunctionGrade::calcGradevoidGrade::calcGrade(){ if(score>89) letter='A'; elseif(score>79)letter='B'; elseif(score>69)letter='C'; elseif(score>59)letter='D'; elseletter='F';}4//Contentsoftest.h#include"grade.h"classTest:

publicGrade{ int numQuestions; float pointsEach; int numMissed;public: Test(int,int);};5//Contentsoftest.cpp#include"test.h"//参数q代表问题的个数，m代表答错的题数.Test::Test(intq,intm){ floatnumericGrade; numQuestions=q; numMissed=m; pointsEach=100.0f/numQuestions; numericGrade=100.0f-numMissed*pointsEach;

setScore(numericGrade);}6#include"test.h"voidmain(){ intquestions,missed; cout<<"Howmanyquestions?"; cin>>questions; cout<<"Howmanyquestionsmissed?"; cin>>missed; Testexam(questions,missed); cout.precision(2); cout<<"\nThescoreis"<<exam.getScore(); cout<<"\nThegradeis"<<exam.getLetter();}grade.hgrade.cpptest.htest.cpp10-1.cpp7上例中，父类中的公有成员在子类中仍是公有的，它们可以和子类中的公有成员一样被访问。但反过来是错误的，基类对象或基类中的某个函数不能调用子类中的函数。classBadBase{ intx;public: BadBase(){x=getVal();}//Error};classDerived:publicBadBase{ inty;public: Derived(intz){y=z;} intgetVal(){returny;}};810.2保护成员和类的访问基类中的保护成员和私有成员比较类似，唯一的区别是：子类不可访问基类中的私有成员，但可访问基类中的保护成员。在公有继承或保护继承的情况下，子类能访问基类的protected成员。Example:例10-29//Contentsofgrade2.hclassGrade{protected:

charletter; floatscore; voidcalcGrade();public: voidsetScore(floats){score=s;calcGrade();} floatgetScore(){returnscore;} chargetLetter(){returnletter;}};10//Contentsoftest2.h#include"grade2.h"classTest:publicGrade{ int numQuestions; float pointsEach; int numMissed;public: Test(int,int);

voidadjustScore();//新增加的函数};11//Contentsoftest2.cpp#include"test2.h"//构造函数略voidTest::adjustScore(){ if((score-int(score))>=0.5f){ score+=0.5; calcGrade(); }}who12继承方式基类成员在子类中的表现private1．基类的私有成员在子类中不可访问；2．基类的保护成员变成了子类中的私有成员；3．基类的公有成员变成了子类中的私有成员。protected1．基类的私有成员在子类中不可访问；2．基类的保护成员变成了子类中的保护成员；3．基类的公有成员变成了子类中的保护成员。public1．基类的私有成员在子类中不可访问；2．基类的保护成员变成了子类中的保护成员；3．基类的公有成员变成了子类中的公有成员。13private:xprotected:ypublic:zprivate:xprotected:ypublic:zprivate:xprotected:ypublic:zxisinaccessibleprivate:yprivate:zxisinaccessibleprotected:yprotected:zxisinaccessibleprotected:ypublic:zprivatebaseclassprotectedbaseclasspublicbaseclassExample:14注意如果省略了继承修饰符，那么就是私有继承: classTest:Grade不要将继承修饰符与成员的访问修饰符相混淆：成员访问修饰符是规定类外语句能否访问类中的成员，而继承修饰符是为了限定基类成员在子类中的表现。1510.3构造函数和析构函数当基类和子类都有构造函数时，如果定义一个子类对象，那么首先要调用基类的构造函数，然后再调用子类的构造函数；析构函数的调用次序与此相反，即先调用子类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。Example:

例10-3.16classBaseDemo{public: BaseDemo() {cout<<"InBaseDemoconstructor.\n";} ~BaseDemo() {cout<<"InBaseDemodestructor.\n";}};classDerivedDemo:publicBaseDemo{public: DerivedDemo() {cout<<"InDerivedDemoconstructor.\n";} ~DerivedDemo() {cout<<"InDerivedDemodestructor.\n";}};17voidmain(){ cout<<"下面定义一个DerivedDemo类对象\n"; DerivedDemoobject;

cout<<"下面将要结束程序

\n";}10-3.cpp1810.3.2向基类的构造函数传参数如果基类和子类都有缺省的构造函数，它们的调用是自动完成的，这是一种隐式调用。如果基类的构造函数带有参数，那么必须让子类的构造函数显式调用基类的构造函数，并且向基类构造函数传递适当的参数。例10-419classRectangle{protected: floatwidth,length,area;public: Rectangle(){width=length=area=0.0f;}

Rectangle(floatw,floatl)

{ width=w;length=l; area=width*length; } floatgetArea(){returnarea;} floatgetLen(){returnlength;} floatgetWidth(){returnwidth;}};20classCube:publicRectangle{protected: floatheight,volume;public:

Cube(float,float,float); floatgetHeight(){returnheight;} floatgetVol(){returnvolume;}};Cube::Cube(floatw,floatl,floath):Rectangle(w,l){ height=h;volume=area*height;}Rectangle.hRectangle.cppCube.hCube.cpp10-4.cpp21Note如果基类没有缺省的构造函数，那么子类必须至少具有一个带参的构造函数，以便向基类构造函数传递参数。2210.3.3初始化列表的作用1.

如果类之间具有继承关系，子类必须在其初始化列表中调用基类的构造函数。例：classBase{ Base(intx);}; classDerived:publicBase{ Derived(intx,inty):Base(x)

{ /*…*/} };2310.3.3初始化列表的作用2.

类中的const常量只能在初始化列表中进行初始化，而不能在函数体内用赋值的方式来初始化。classBase{

constintSIZE;

Base(intsize):SIZE(size)

{/*…*/}};Baseone(100);2410.3.3初始化列表的作用3.对象类型的成员的初始化放在初始化列表中，那么效率较高，反之较低。根本类型变量的初始化可以在初始化列表中，也可在构造函数中，效率上没区别。classBase{Base();Base(constBase&other);}；classDerived{BaseB_Member;public:Derived(constBase&a);};构造函数的实现：Derived::Derived(constBase&b):B_Member(b){/*…*/}也可这样实现，但效率较低。Derived::Derived(constBase&b){B_Member=b;}2510.4覆盖基类的函数成员重载的特点：(1)重载表现为有多个函数，它们的名字相同，但参数不全相同；(2)重载可以出现在同一个类中，也可出现在具有继承关系的父类与子类中；(3)重载也可表现为外部函数的形式。2610.4覆盖基类的函数成员覆盖的特点：(1)覆盖一定出现在具有继承关系的基类和子类之间；(2)覆盖除了要求函数名完全相同，还要求相应的参数个数和类型也完全相同；(3)当进行函数调用时，子类对象所调用的是子类中定义的函数；(4)覆盖是C++多态性的局部表达。27classMileDist{protected:floatmiles;public: voidsetDist(floatd){miles=d;} floatgetDist(){returnmiles;}};classFeetDist:publicMileDist{ protected:floatfeet;public: voidsetDist(float); floatgetDist(){returnfeet;} floatgetMiles(){returnmiles;}};28voidFeetDist::setDist(floatft){ feet=ft;

MileDist::setDist(feet/5280);//Callbaseclassfunction}voidmain(){FeetDistfeet;floatft;cout<<"Adistanceinfeetandconvertittomiles:";cin>>ft;feet.setDist(ft);cout<<feet.getDist()<<"feetequals";cout<<feet.getMiles()<<"miles.\n";}哪一个？MileDist.hFeetDist.hFeetDist.cpp10-5.cpp2910.5虚函数函数覆盖表达了一定的多态性。但是，简单的函数覆盖并不能称为真正的多态性。Example:例10-730classMileDist{protected: floatmiles;public: voidsetDist(floatd){miles=d;} floatgetDist(){returnmiles;} floatsquare(){returngetDist()*getDist();}};who31classFeetDist:publicMileDist{protected: floatfeet;public: voidsetDist(float); floatgetDist(){returnfeet;} floatgetMiles(){returnmiles;}};voidFeetDist::setDist(floatft){ feet=ft; MileDist::setDist(feet/5280);}32voidmain(){ FeetDistfeet; floatft; cout<<"请输入以英尺为单位的距离："; cin>>ft; feet.setDist(ft); cout<<feet.getDist()<<"英尺等于"; cout<<feet.getMiles()<<"英里\n"; cout<<feet.getDist()<<"平方等于"; cout<<feet.square()<<"\n";}MileDist2.hFeetDist2.hFeetDist2.cpp10-7.cpp33错误的原因：C++编译器在缺省情况下，对函数成员的调用实施的是静态连编〔也称静态绑定〕。解决方法：将getDist设置为虚函数。对于虚函数，编译器完成的是动态连编〔也称动态绑定〕，即对函数的调用是在运行时确定的。OOP:覆盖和重载不能表达真正的多态性，只有虚函数才是多态性的表现。不支持多态性的语言，就不能称为OOP。3410.6纯虚函数和抽象类纯虚函数是在基类中声明的虚函数，没有函数体，要求继承基类的子类必须覆盖它。带有纯虚函数的类称为抽象类，不能定义抽象类的对象。派生类可以根据自己的需要，分别覆盖它，从而实现真正意义上的多态性。格式:virtualvoidshowInfo()=0;35classStudent//例10-9{protected: charname[51]; inthours;public: Student(){name[0]=hours=0; } voidsetName(char*n){strcpy(name,n);} //Purevirtualfunction

virtualvoidsetHours()=0; virtualvoidshowInfo()=0;};36classCsStudent:publicStudent{ intmathHours,csHours;public: voidsetMathHours(intmh){mathHours=mh;} voidsetCsHours(intcsh){csHours=csh;} voidsetHours() { hours=mathHours+csHours; } voidshowInfo();};37voidCsStudent::showInfo(){ cout<<"Name:"<<name<<endl; cout<<"\tMath:"<<mathHours<<endl; cout<<"\tCS:"<<csHours; cout<<"\n\tTotalHours:"<<hours;}voidmain(){ CsStudentstudent1; charchInput[51]; intintInput;38 cout<<"Enterthefollowinginformation:\n"; cout<<"Name:"; cin.getline(chInput,51); student1.setName(chInput); cout<<"Numberofmathhourscompleted:"; cin>>intInput; student1.setMathHours(intInput); cout<<"NumberofCShourscompleted:"; cin>>intInput; student1.setCsHours(intInput); student1.setHours(); cout<<"\nSTUDENTINFORMATION\n"; student1.showInfo();}Student.hCsStudent.hCsStudent.cpp10-9.cpp39关于抽象类和纯虚函数小节如果一个类包含有纯虚函数，那么它就是抽象类，必须让其它类继承；基类中的纯虚函数没有代码；不能定义抽象类的对象，即抽象基类不能实例化；必须在子类中覆盖基类中的纯虚函数。4010.6.3指向基类的指针指向基类对象的指针可以指向其子类的对象；如果子类覆盖了基类中的成员，但通过基类指针所访问的成员仍是基类的成员，而不是子类成员。Example:例10-1041classBase{public:

voidshow(){cout<<"InBaseclass.\n";}};classDerived:publicBase{public:

voidshow(){cout<<"InDerivedclass.\n";}};voidmain(){ Base*bptr; Deriveddobject; bptr=&dobject; bptr->show();}10-10.cpp1.调用谁?2.什么原因？3.如何解决？4.引用调用呢？4210.7多重继承classAclassBclassCClassCinheritsallofClassB'smembers,includingtheonesClassBinheritedfromClassA.4310.8多继承如果一个子类具有两个或多个直接父类，那么就称为多继承。classAclassBclassCConstructorsarecalledintheordertheyarelistedinthefirstlineoftheclassdeclaration.44classDate //例10-12

{protected: intday,month,year;public: Date(intd,intm,inty) { day=d;month=m;year=y; } intgetDay(){returnday;} intgetMonth(){returnmonth;} intgetYear(){returnyear;}};45classTime{protected: inthour,min,sec;public: Time(inth,intm,ints) { hour=h;min=m;sec=s; } intgetHour(){returnhour;} intgetMin(){returnmin;} intgetSec(){returnsec;}};46classDateTime:publicDate,publicTime

{protected: chardTString[20];public:

DateTime(int,int,int,int,int,int); voidgetDateTime(char*str) { strcpy(str,dTString); }};这个顺序很重要47DateTime::DateTime(intyr,intmon,intdy,inthr,intmt,intsc):Time(hr,mt,sc),Date(dy,mon,yr)

{ chartemp[10];//IntheformYY/MM/DD strcpy(dTString,itoa(getYear(),temp,10)); strcat(dTString,"/"); strcat(dTString,itoa(getMonth(),temp,10)); strcat(dTString,"/"); strcat(dTString,itoa(getDay(),temp,10)); strcat(dTString,""); strcat(dTString,itoa(getHour(),temp,10)); strcat(dTString,":"); strcat(dTString,itoa(getMin(),temp,10)); strcat(dTString,":"); strcat(dTString,itoa(getSec(),temp,10));}48voidmain(){ charformatted[20]; DateTimepastDay(28,7,2010,11,32,27); pastDay.getDateTime(formatted); cout<<formatted<<endl;}Time.hDate.hDateTime.h

DateTime.cpp10-12.cpp49#include<ctime>#include<iostream>usingnamespacestd;voidmain(){chartmpbuf[128];//Displayoperatingsystem-styledateandtime_strtime(tmpbuf);cout<<"time:\t"<<tmpbuf<<endl;_strdate(tmpbuf);cout<<"date:\t"<<tmpbuf<<endl;}获取系统时间Ex10-a.cpp5010.9类模板类模板用于创立类属类和抽象数据类型，从而使程序员可以创立一般形式的类，而不必编写处理不同数据类型的类。类模板的定义和实现必须在同一个文件中，通常是头文件。编译器看到模板实现时才展开模板。Example:Program10-13.51template<classT>classFreewillArray{ T*aptr; intarraySize; voidmemError(void); //allocationerrors

voidsubError(void); //outofrangepublic: FreewillArray(){aptr=0;arraySize=0;} FreewillArray(int); FreewillArray(constFreewillArray&); ~FreewillArray(); intsize() {returnarraySize;}

T&operator[](constint&);};52//ConstructorforFreewillArrayclass.

template<classT>FreewillArray<T>::FreewillArray(ints){ arraySize=s; aptr=newT[s]