面向对象编程技术与方法 课件 第6章 继承与派生

面向对象编程技术与方法(C++)

第6章继承与派生第6章继承与派生第6章

继承与派生

6.1基类与派生类

6.2对基类成员的访问控制

6.2.1公有继承

6.2.2私有继承

6.2.3保护继承

6.3派生类的构造函数与析构函数

6.3.1构造函数

6.3.2析构函数

6.4组合与继承的选择

6.5多继承中的歧义

6.6虚基类

6.7小结

第6章继承与派生6.1基类与派生类

6.2对基类成员的访问控制6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义 6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生6.1基类与派生类继承是面向对象程序设计的基本特征之一。下面结合大学人员的例子介绍基类、派生类、派生、继承、继承方式、单继承、多继承、多重继承等概念。Student是在UnivPerson的基础上产生出的新类。UnivPerson称为Student的基类（或父类），Student称为UnivPerson的派生类（或子类）。Student继承了UnivPerson的几乎所有成员（构造函数、析构函数、赋值函数除外），并增加了新成员。这种从已有类产生新类的过程就是类的派生，从另一个角度看，从已有类获得属性和行为的过程就是类的继承。继承实现了对基类代码的重用。派生类只有一个直接基类的情况称为单继承，派生类具有多个直接基类的情况称为多继承。一个派生类同样可以作为基类，继续派生出新的类，例如在Student基础上派生graduate类。第6章继承与派生第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义 6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生6.2对基类成员的访问控制基类成员在派生类中的访问属性，不仅与它们在基类中的访问属性有关，还与继承方式有关。6.2.1公有继承1.公有继承的特点当派生类以public方式继承基类时，基类的public和protected成员在派生类中的访问属性不变，即仍为public或protected，派生类新增加的成员函数可以访问它们，但外界只可以调用派生类对象的public成员。关于基类的private成员，派生类内的成员函数不能直接访问。第6章继承与派生2.同名屏蔽现象调用派生类对象的成员函数时，如果派生类没有定义该函数，则从基类中寻找相匹配的函数，包括函数名称、返回类型、参数列表、是否带const等都要考虑。如果派生中类重新定义（Redefining）了同名函数，则编译时基类中的所有同名函数都将被屏蔽。这时，如果想调用基类中的同名函数，可以通过“基类名::”进行限制。运行结果：Base::f()Derived2::f()Base::f()Derived4::f()第6章继承与派生3.向上类型转换通过公有继承，派生类就具备了基类的功能，在需要基类对象的地方，可以用派生类对象来代替。这时存在从派生类向基类的自动转换，称为向上类型转换（upcasting），或称为类型适应。这种类型转换可能在下面情况下发生：（1）用派生类对象赋值或初始化基类对象（2）用派生类对象初始化基类引用（3）将派生类对象的地址赋给指向基类的指针由于存在向上类型转换，在这几种情况下，一般只能访问基类的成员。向上类型转换时，派生类对象中的新增成员将被舍弃，只将从基类继承来的部分赋给基类对象。这种现象称为对象切割（objectslicing）。向上类型转换是自动进行的。注意向下类型转换是不能自动进行的，即不能自动由基类转换为派生类。第6章继承与派生6.2.2私有继承当派生类以private方式继承基类时，基类的public和protected成员在派生类中的访问属性均变为private，那么派生类新增加的成员函数可以访问它们，但是外界不能访问它们。关于基类的private成员，派生类内的成员函数都不能直接访问。第6章继承与派生6.2.2保护继承当派生类以protected继承基类时，基类的public和protected成员在派生类中的访问属性均变为protected，即派生类新增成员函数可以访问它们，但外界不能访问。基类的private成员，派生类内都不能直接访问。在直接派生类中，私有继承和保护继承的作用相同：在类外不能访问任何基类成员，而派生类的成员函数可以访问基类的public和protected成员。但如果继续派生，就有所不同。如果再以公有方式派生出新类，原来私有继承的基类成员在派生类中都不可访问，原来保护继承的基类public和protected成员在派生类中具有protected访问属性，可被新类的成员函数访问。关于三种继承方式下基类成员在直接派生类中的访问属性，可以总结如表所示。第6章继承与派生第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数

6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义 6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生6.3.1构造函数由于派生类不能继承基类的构造函数，因此对继承过来的基类数据成员的初始化工作，将由派生类的构造函数来完成。在设计派生类的构造函数时，不仅要考虑派生类新增数据成员的初始化，还要考虑基类数据成员的初始化。由于派生类的const数据成员、引用型数据成员、类类型成员的初始化操作也在构造函数的初始化列表中进行。初始化列表中的执行顺序是：首先调用基类的构造函数（多个基类的初始化顺序与继承的顺序有关），然后才是派生类的成员初始化（顺序与类内的声明顺序有关）。6.3派生类的构造函数与析构函数第6章继承与派生6.3.2析构函数派生类不能继承基类的析构函数，如果需要析构的话，就要在派生类中定义自己的析构函数。上例没有显性定义析构函数，实际上是利用了编译系统自动生成的析构函数。析构的顺序与构造的顺序相反。在上例基础上，添加析构函数，参见例6-4。6.3派生类的构造函数与析构函数第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择

6.5多继承中的歧义 6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生可以看出无论是组合还是继承，结果都是把子对象放在新类型对象中，都在新类型的构造函数初始化列表中构造这些子对象。那么编程时到底应该选用那种方法呢？当新类型需要的不是已有类的接口，而是使用已有类的功能，这时应该采用组合。例如鸟与翅膀的关系，这是一种has-a的关系。当新类型需要的是已有类的接口，这时应该用继承。例如鸟与动物的关系，这是一种is-a的关系。6.4组合与继承的选择classAnimal //动物{public: voidMove()const{}};classWing //翅膀{public: voidOpen()const{} voidClose()const{}};classBird:publicAnimal //鸟是一种动物{public:

Wingwing[2]; //鸟具有一对翅膀};第6章继承与派生第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义

6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生如果一个派生类有多个基类，在这些基类中存在名字相同的成员，那么访问派生类对象的这些成员时就会出现歧义，或不确定性。classA1{public:voidf(){}};classA2{public:voidf(){};voidg(){}};classB:publicA1,publicA2{public:voidg(){}};如果主函数中有下列语句：Bb; //建立对象bb.f();//错误！//b.A1::f(); 明确指出是调用A1类的f()6.5多继承中的歧义如果一个派生类有多个直接基类，而这些直接基类又有一个共同的基类（派生类的间接基类）。这样在通过派生类对象访问间接基类的成员时，也会出现歧义。因为在派生类中存在间接基类的两份拷贝。这时同样可以用作用域运算符解决问题，如将调用“d.f();”改写为“d.B::f();”。不过在这种情况下，我们还是希望在派生类对象中只含一个间接基类的对象，即四个类之间有如图所示的继承关系,这样就避免了上面的歧义性。通过把类A声明为虚基类就可以满足这样的要求。第6章继承与派生第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义 6.6虚基类

6.7小结

第6章继承与派生6.6虚基类声明虚基类的方法是：定义派生类时，在基类继承方式前加关键字virtual。例如：classA //定义基类{public:voidf(){};};classB:virtualpublicA //声明A为B的虚基类{//……};classC:virtualpublicA //声明A为C的虚基类

{//……};当虚基类通过多条派生路径被一个派生类继承时，该基类只被继承一次。虚基类构造函数应出现在所有派生类（直接派生类或间接派生类）构造函数的初始化列表中，如果没有显性列出，则意味着调用虚基类默认构造函数。建立派生类对象时，程序只调用虚基类的构造函数一次，而且是在调用该派生类构造函数时发生的，在调用其它中间派生类构造函数时不再调用虚基类的构造函数，从而保证虚基类子对象只被创建一次。虚基类构造函数的调用优先于非虚基类构造函数。第6章继承与派生第6章继承与派生6.1基类与派生类 6.2对基类成员的访问控制 6.3派生类的构造函数与析构函数 6.4组合与继承的选择 6.5多继承中的歧义 6.6虚基类 6.7小结

第6章继承与派生6.7小结继承与组合是两种重要的代码重用技术。单继承的派生类只有一个直接基类，多继承的派生类有多个直接基类。派生类继承了基类中除构造函数、析构函数、赋值函数之外的所有成员。这些成员在派生类中的访问属性受继承方式的影响。关于基类中的p