第七章继承与派生.ppt

1、第七章 继承与派生,C+语言程序设计,1,本章主要内容,类的继承与派生 类成员的访问控制 单继承与多继承 派生类的构造、析构函数 类成员的标识与访问,2,7-1类的继承与派生,保持已有类的特性而构造新类的过程称为继承。 在已有类的基础上新增自己的特性而产生新类的过程称为派生。 被继承的已有类称为基类（或父类）。 派生出的新类称为派生类。,3,继承与派生问题举例,类的继承与派生,4,继承与派生问题举例,类的继承与派生,5,继承与派生问题举例,类的继承与派生,6,继承与派生问题举例,类的继承与派生,7,继承与派生的目的,继承的目的：实现代码重用。 派生的目的：当新的问题出现，原有程序无法解决（或不

2、能完全解决）时，需要对原有程序进行改造。,类的继承与派生,8,派生类的声明,class 派生类名：继承方式 基类名 成员声明； ,类的继承与派生,9,派生类通常要添加基类所没有的数据成员和成员函数。派生类比基类更具体。 继承的巨大优势在于添加了基类所没有的特性并且改进了从基类继承来的特性。增加新成员，改造基类的成员函数（重载、覆盖）,类的继承与派生,10,7.2 访问控制,不同继承方式的影响主要体现在： 派生类成员对基类成员的访问权限 通过派生类对象对基类成员的访问权限 三种继承方式 公有继承 私有继承 保护继承,类成员的访问控制,11,公有继承(public),基类的public和prote

3、cted成员的访问属性在派生类中保持不变，但基类的private成员不可直接访问。 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。 通过派生类的对象只能访问基类的public成员。,类成员的访问控制,12,Class Student/声明类 public: /基类void set_value( ) cinnumnamesex; void display( ) cout num: numendl; cout name: nameendl; cout sex: sexendl; private : /基类int num; cha

4、r name20; char sex; ;,如果学校的某一部门用学生的信息时还需要用到年龄、地址等信息，则需要重新声明类：,Class Student/声明类 public: void set_value( ) cinnumnamesexageaddr; void display( ) cout num: numendl; cout name: nameendl; cout sex: sexendl; cout age: ageendl; /新增 cout addr: addrendl; /新增 private : /基类私有成员 int num; char name20; char sex;

5、 /新增 int age;char addr20; /新增 ;,其实新类中的成员大部分是原有的,class Student1: public Student /以public方式声明派生类Student1 public: void set_value( ) cinageaddr; void display( ) cout age: ageendl; /引用派生类的私有成员 cout addr: addrendl; /引用派生类的私有成员 private: int age; char addr40; ;,Student 基类 父类 Student1 派生类 子类,例 7-1 公有继承举例,cla

6、ss Point/基类Point类的声明 public:/公有函数成员 void InitP(float xx=0, float yy=0) X=xx;Y=yy; void Move(float xOff, float yOff) X+=xOff;Y+=yOff; float GetX() return X; float GetY() return Y; private:/私有数据成员 float X,Y; ;,类成员的访问控制,15,class Rectangle: public Point /派生类声明 public:/新增公有函数成员 void InitR(float x, float

7、y, float w, float h) InitP(x,y);W=w;H=h;/调用基类公有成员函数 float GetH() return H; float GetW() return W; private:/新增私有数据成员 float W,H; ;,16,#include #include using namecpace std; int main() Rectangle rect; rect.InitR(2,3,20,10); rect.Move(3,2); /通过派生类对象访问基类公有成员 coutrect.GetX(), rect.GetY(), rect.GetH(), rec

8、t.GetW()endl; return 0; ,17,私有继承(private),基类的public和protected成员都以private身份出现在派生类中，但基类的private成员不可直接访问。 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。 通过派生类的对象不能直接访问基类中的任何成员。,类成员的访问控制,18,例7-2 私有继承举例,class Rectangle: private Point/派生类声明 public:/新增外部接口 void InitR(float x, float y, float w,

9、float h) InitP(x,y);W=w;H=h;/访问基类公有成员 void Move(float xOff, float yOff) Point:Move(xOff,yOff); float GetX() return Point:GetX(); float GetY() return Point:GetY(); float GetH() return H; float GetW() return W; private:/新增私有数据 float W,H; ;,类成员的访问控制,19,#include #include using namecpace std; int main()

10、/通过派生类对象只能访问本类成员 Rectangle rect; rect.InitR(2,3,20,10); rect.Move(3,2); coutrect.GetX(), rect.GetY(), rect.GetH(),rect.GetW()endl; return 0; ,20,在私有继承情况下，为了保证基类的一部分外部接口能够在派生类中也存在，就必须在派生类中重新声明同名的成员。 在派生类中重新声明同名的成员函数具有比基类同名成员函数更小的作用域。 在面向对象的程序设计中，若要对基类继承过来的某些函数功能进行扩充和改造，可以通过同名隐蔽的方法。这种覆盖，是对原有成员改造的关键手段。

11、,21,经过私有继承后，所有基类的成员都成了派生类的私有继承，如果进一步派生，基类的全部成员就无法在新的派生类中被直接访问，因此，私有继承之后，基类的成员再也无法在以后的派生类中直接发挥作用，实际上是相当于中止了基类功能的继续派生。,22,保护继承(protected),基类的public和protected成员都以protected身份出现在派生类中，但基类的private成员不可直接访问。 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员，但不能直接访问基类的private成员。 通过派生类的对象不能直接访问基类中的任何成员,类成员的访问控制,23,protect

12、ed 成员的特点与作用,对建立其所在类对象的模块来说，它与 private 成员的性质相同。 对于其派生类来说，它与 public 成员的性质相同。 既实现了数据隐藏，又方便继承，实现代码重用。,类成员的访问控制,24,例7-3 protected 成员举例,class A protected: int x; ; int main() A a; a.x=5; /错误 ,类成员的访问控制,25,class A protected: int x; ; class B: public A public: void Function(); ; void B:Function() x=5; /正确 ,2

13、6,保护成员可以被它的派生类访问，但是决不可能被其他外部使用者访问。 合理地利用保护成员，可以在类的复杂层次关系中在共享与成员隐蔽之间找到一个平衡点，既能实现成员隐蔽，又能方便继承，实现代码的高效重用和扩充。,27,28,基类成员在派生类中访问权限,为了记忆方便，读者可记住以下4句话： 基类私有不可访问，公有不变，私有私有，保护保护。,7.3类型兼容规则,一个公有派生类的对象在使用上可以被当作基类的对象，反之则禁止。具体表现在： 派生类的对象可以被赋值给基类对象。 派生类的对象可以初始化基类的引用。 指向基类的指针也可以指向派生类。 通过基类对象名、指针只能使用从基类继承的成员,类型兼容,29

14、,例7-4 类型兼容规则举例,#include using namecpace std; class B0/基类B0声明 public: void display()coutB0:display()endl;/公有成员函数 ;,类型兼容,30,class B1: public B0 public: void display()coutdisplay();/对象指针-成员名 ,31,void main()/主函数 B0 b0;/声明B0类对象 B1 b1;/声明B1类对象 D1 d1;/声明D1类对象 B0 *p;/声明B0类指针 p= ,运行结果： B0:display() B0:displa

15、y() B0:display(),32,类型适应 如果由类A派生类B，则B类型适应A类型。即B类型对象适用于A类型对象作用的场合。,#include class A public: A()a=0; A(int i)a=i; void print() coutaAs printendl; private: int a; ;,class B:public A public: B()b=0; B(int i,int j):A(i),b(j) void print()coutb”Bs printendl; private: int b; ;,void main() B bb(9,10); A aa(5

16、); aa=bb; aa.print(); bb.print(); B *pb= ,尽管基类指针、基类引用指向了派生类对象，但在调用print()时，仍然调用基类中的print()。,根据类型兼容规则，可以在基类对象出现的场合使用派生类对象进行替代，但替代后派生类仅仅发挥出基类的作用。 面向对象程序设计的重要特性-多态性 可以保证在类型兼容的前提下，基类、派生类分别以不同的方式来响应相同的消息。,35,基类与派生类的对应关系,单继承 派生类只从一个基类派生。 多继承 派生类从多个基类派生。 多重派生 由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。,单继承与多继

17、承,36,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，. 成员声明； 注意：每一个“继承方式”，只用于限制对紧随其后之基类的继承。,单继承与多继承,37,类的继承与派生,38,多继承,单继承,多继承举例,class A public: void setA(int); void showA(); private: int a; ; class B public: void setB(int); void showB();,private: int b; ; class C : public A, private B public: void setC(

18、int, int, int); void showC(); private: int c; ;,单继承与多继承,39,void A:setA(int x) a=x; void B:setB(int x) b=x; void C:setC(int x, int y, int z) /派生类成员直接访问基类的 /公有成员 setA(x); setB(y); c=z; /其它函数实现略,int main() C obj; obj.setA(5); obj.showA(); obj.setC(6,7,9); obj.showC(); / obj.setB(6); 错误 / obj.showB(); 错

19、误 return 0; ,40,继承的目的是为了发展，派生类继承了基类的成员，实现了原有代码的重用，实际上，代码的扩充才是最主要的，只有通过添加新成员，加入新功能，类的派生才有意义。,派生类的构造、析构函数,41,7.4继承时的构造函数,基类的构造函数和析构函数不被继承，派生类中需要声明自己的构造函数和析构函数。 声明构造函数时，只需要对本类中新增成员进行初始化，对继承来的基类成员的初始化，自动调用基类构造函数完成。 派生类的构造函数需要给基类的构造函数传递参数,派生类的构造、析构函数,42,单一继承时的构造函数,派生类名:派生类名(基类所需的形参，本类成员所需的形参):基类名(参数表) 本类

20、成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,43,单一继承时的构造函数举例,#include using namecpace std; class B public: B(); B(int i); B(); void Print() const; private: int b; ;,派生类的构造、析构函数,44,B:B() b=0; coutBs default constructor called.endl; B:B(int i) b=i; coutBs constructor called. endl; B:B() coutBs destructor called.endl; voi

21、d B:Print() const coutbendl; ,45,class C:public B public: C(); C(int i,int j); C(); void Print() const; private: int c; ;,46,C:C() c=0; coutCs default constructor called.endl; C:C(int i,int j):B(i) c=j; coutCs constructor called.endl; C:C() coutCs destructor called.endl; void C:Print() const B:Print

22、();coutcendl; void main() C obj(5,6);obj.Print(); ,47,多继承时的构造函数,派生类名:派生类名(基类1形参，基类2形参，.基类n形参，本类形参):基类名1(参数), 基类名2(参数), .基类名n(参数) 本类成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,48,派生类与基类的构造函数,当基类中声明有默认形式的构造函数或未声明构造函数时，派生类构造函数可以不向基类构造函数传递参数。 若基类中未声明构造函数，派生类中也可以不声明，全采用缺省形式构造函数。 当基类声明有带形参的构造函数时，派生类也应声明带形参的构造函数，并将参数传递给基类构造函

23、数。,派生类的构造、析构函数,49,多继承且有内嵌对象时的构造函数,派生类名:派生类名(基类1形参，基类2形参，.基类n形参，本类形参):基类名1(参数), 基类名2(参数), .基类名n(参数)，对象数据成员的初始化 本类成员初始化赋值语句； ；,派生类的构造、析构函数,50,构造函数的调用次序,1 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（从左向右）。 2 调用成员对象的构造函数，调用顺序按照它们在类中声明的顺序。 3 派生类的构造函数体中的内容。,派生类的构造、析构函数,51,例7-5 派生类构造函数举例,#include using namecpace std; class

24、 B1/基类B1，构造函数有参数 public: B1(int i) coutconstructing B1 iendl; ; class B2/基类B2，构造函数有参数 public: B2(int j) coutconstructing B2 jendl; ; class B3/基类B3，构造函数无参数 public: B3()coutconstructing B3 *endl; ;,派生类的构造、析构函数,52,class C: public B2, public B1, public B3 public:/派生类的公有成员 C(int a, int b, int c, int d):

25、B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B2(b) private:/派生类的私有对象成员 B1 memberB1; B2 memberB2; B3 memberB3; ; void main() C obj(1,2,3,4); ,运行结果： constructing B2 2 constructing B1 1 constructing B3 * constructing B1 3 constructing B2 4 constructing B3 *,53,继承时的析构函数,析构函数也不被继承，派生类自行声明 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

26、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。,派生类的构造、析构函数,54,例7-6 派生类析构函数举例,派生类的构造、析构函数,#include using namecpace std; class B1/基类B1声明 public: B1(int i) coutconstructing B1 iendl; B1() coutdestructing B1 endl; ; class B2/基类B2声明 public: B2(int j) coutconstructing B2 jendl; B2() coutdestructing B2 endl; ; cl

27、ass B3/基类B3声明 public: B3()coutconstructing B3 *endl; B3() coutdestructing B3 endl; ;,55,class C: public B2, public B1, public B3 public: C(int a, int b, int c, int d): B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B2(b) private: B1 memberB1; B2 memberB2; B3 memberB3; ; void main() C obj(1,2,3,4); ,56,例7-6 运行结果,cons

28、tructing B2 2 constructing B1 1 constructing B3 * constructing B1 3 constructing B2 4 constructing B3 * destructing B3 destructing B2 destructing B1 destructing B3 destructing B1 destructing B2,57,拷贝构造函数,若建立派生类对象时调用缺省拷贝构造函数，则编译器将自动调用基类的缺省拷贝构造函数。 若编写派生类的拷贝构造函数，则需要为基类相应的拷贝构造函数传递参数。例如: C:C(C protected:

29、 int pro2; private: int pri2; ;,class C:public B public: void pub3(); ;,class D:private C public: void pub4(); ;,pub1 pro1 pri1 pub2 pro2 pri2 pub3 pub4 基类 A 公有 保护 私有 保护派生类B 保护 保护 不可访问 公有 保护 私有 公有派生类C 保护 保护 不可访问 公有 保护 不可访问 公有 私有派生类D 私有 私有 不可访问 私有 私有 不可访问 私有 公有,例： #include class A public: void pub1()

30、; protected: int pro1; private: int pri1; ;,1.派生类B中成员函数pub2()能访问基类A中的那些成员？ 2.在main()函数中能否用派生类B的对象b1访问基类A中的成员pub1()、pro1和pri1? 3.派生类C中的成员函数pub3()能访问直接基类B中的哪些成员？能访问间接基类A中的哪些成员？ 4.在main()函数中能否用派生类C的对象c1访问直接基类B中的哪些成员？能访问间接基类A中的哪些成员？ 5.派生类D中的成员函数pub4()能访问直接基类C中的哪些成员？能访问间接基类A、B中的哪些成员？ 6.在main()函数中能否用派生类D的

31、对象d1访问直接基类C中的成员和间接基类B、A中的成员？,派生类成员的标识与访问,62,问题,1. 可以访问pub1()和pro1,不可以访问pri1 2. 都不可以访问 3. 可以访问直接基类B中pub2()和pro2以及间接基类A中的pub1()和pro1，而不可以访问pri1、pri2。 4. 可以访问直接基类B中pub2(),其他的不可以访问。 5. 可以访问直接基类C中pub3()以及间接基类中的pub2()、pub1()、pro2、pro1。 6. 都不可以。,派生类成员的标识与访问,63,问题回答,同名隐藏规则,当派生类与基类中有相同成员时： 若未强行指名，则通过派生类对象使用的

32、是派生类中的同名成员。 如要通过派生类对象访问基类中被覆盖的同名成员，应使用基类名限定。,派生类成员的标识与访问,64,同名隐藏规则,如果某派生类的多个基类拥有同名的成员，同时，派生类又新增这样的同名成员，在这种情况下，派生类成员将隐藏所有基类的同名成员。 对象名.成员名-访问的是派生类的成员,派生类成员的标识与访问,65,例7-7 多继承同名隐藏举例,派生类成员的标识与访问,#include using namecpace std; class B1/声明基类B1 public:/外部接口 int nV; void fun() coutMember of B1endl; ; class B2

33、/声明基类B2 public:/外部接口 int nV; void fun()coutMember of B2endl; ; class D1: public B1, public B2 public: int nV;/同名数据成员 void fun()coutMember of D1endl;/同名函数成员 ;,66,void main() D1 d1; d1.nV=1; /对象名.成员名标识, 访问D1类成员 d1.fun(); d1.B1:nV=2;/作用域分辨符标识, 访问基类B1成员 d1.B1:fun(); d1.B2:nV=3;/作用域分辨符标识, 访问基类B2成员 d1.B2:

34、fun(); ,67,多重继承的二义性问题,在多继承时，基类与派生类之间，或基类之间出现同名成员时，将出现访问时的二义性（不确定性）采用虚函数（第8章）或同名隐藏规则来解决。 当派生类从多个基类派生，而这些基类又从同一个基类派生，则在访问此共同基类中的成员时，将产生二义性采用虚基类来解决。,派生类成员的标识与访问,68,二义性问题举例（一）,class A public: void f(); ; class B public: void f(); void g() ;,class C: public A, piblic B public: void g(); void h(); ; 如果声明：

35、C c1; 则 c1.f(); 具有二义性 而 c1.g(); 无二义性（同名覆盖）,派生类成员的标识与访问,69,二义性的解决方法,解决方法一：用类名来限定c1.A:f() 或 c1.B:f() 解决方法二：同名覆盖在C 中声明一个同名成员函数f()，f()再根据需要调用 A:f() 或 B:f(),派生类成员的标识与访问,70,二义性问题举例（二）,class B public: int b; class B1 : public B private: int b1; class B2 : public B private: int b2; ;,class C : public B1,pub

36、lic B2 public: int f(); private: int d; ,派生类成员的标识与访问,71,派生类C的对象的存储结构示意图：,有二义性： C c; c.b c.B:b,无二义性： c.B1:b c.B2:b,72,虚基类,虚基类的引入 用于有共同基类的场合 声明 以virtual修饰说明基类例：class B1:virtual public B 作用 主要用来解决多继承时可能发生的对同一基类继承多次而产生的二义性问题. 为最远的派生类提供唯一的基类成员，而不重复产生多次拷贝 注意： 在第一级继承时就要将共同基类设计为虚基类。,73,虚基类举例,class B private

37、: int b; class B1 : virtual public B private: int b1; class B2 : virtual public B private: int b2; class C : public B1, public B2 private: float d; 下面的访问是正确的： C cobj; cobj.b;,虚 基 类,74,虚基类的派生类对象存储结构示意图：,75,例7-8虚基类举例,虚 基 类,76,77,#include using namecpace std; class B0/声明基类B0 public:/外部接口 int nV; void f

38、un0()coutMember of B0endl; ; class B1: virtual public B0 /B0为虚基类，派生B1类 public:/新增外部接口 int nV1; ; class B2: virtual public B0 /B0为虚基类，派生B2类 public:/新增外部接口 int nV2; ;,78,class D1: public B1, public B2/派生类D1声明 public:/新增外部接口 int nVd; void fun()coutMember of D1endl; ; void main() /程序主函数 D1 d1; /声明D1类对象d

39、1 d1.nV=2;/使用最远基类成员 d1.fun0(); /直接访问基类的成员函数 ,79,虚基类及其派生类构造函数,建立对象时所指定的类称为最（远）派生类。 虚基类的成员是由最派生类的构造函数通过调用虚基类的构造函数进行初始化的。 在整个继承结构中，直接或间接继承虚基类的所有派生类，都必须在构造函数的成员初始化表中给出对虚基类的构造函数的调用。如果未列出，则表示调用该虚基类的缺省构造函数。 在建立对象时，只有最派生类的构造函数调用虚基类的构造函数，该派生类的其它基类对虚基类构造函数的调用被忽略。,虚 基 类,80,class A /定义基类A A(int i) /基类构造函数，有一个参数 ;,class B:virtual public A /A作为B的虚基类 B(int n):A(n) /B类构造函数，在初始化表 ; 中对虚基类初始化,class C:virtu