本篇要学习的内容和知识结构概览
继承和派生的概念
派生
通过特殊化已有的类来建立新类的过程, 叫做”类的派生”, 原有的类叫做”基类”, 新建立的类叫做”派生类”. 从类的成员角度看, 派生类自动地将基类的所有成员作为自己的成员, 这叫做”继承”. 基类和派生类也可以叫做”父类”和”子类”, 也可以叫做”一般类”和”特殊类”.
继承
类的继承是指派生类继承基类的数据成员和成员函数. 继承用来表示类属关系, 不能将继承理解为构成关系
继承派生的作用
- 增加新的成员(数据成员和成员函数)
- 重新定义已有的成员函数
- 改变基类成员的访问权限
单一继承
一般形式
class 派生类名: 访问控制 基类名 { private: 成员声明列表 protected: 成员声明列表 public: 成员声明列表}复制代码"冒号"表示新类是哪个基类的派生类
"访问控制"指继承方式. 三个方式: public, protected, private
派生类的构造函数和析构函数
// 基类
class Point {
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
cout << "init Point" << endl;
}
void showPoint() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
~Point() {
cout << "delete Point" << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
cout << "init Rect" << endl;
}
void showRect() {
cout << "w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
~Rect() {
cout << "delete Rect" << endl;
}
};
int main() {
Rect r(3, 4, 5, 6);
r.showPoint();
r.showRect();
/** 输出结果
init Point // 当定义一个派生类的对象时, 首先调用基类的构造函数, 完成对基类成员的初始化
init Rect // 然后执行派生类的构造函数, 完成对派生类成员的初始化
x = 3, y = 4 // 调用基类成员函数showPoint();
w = 5, h = 6 // 调用派生类成员函数showRect();
delete Rect // 构造函数的执行顺序和构造函数的执行顺序相反, 首先调用派生类的析构函数
delete Point // 其次调用基类的析构函数
*/
}
复制代码类的保护成员
如果希望Rect中的showRect()函数可以一次显示x, y , w, h. 我们直接修改showRect()函数是不行的.
void showRect() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}复制代码报错 error: 'x' is a private member of ‘Point' 'y' is a private member of ‘Point', x, y为Point类的私有成员, 公有派生时, 在Rect类中是不可访问的
我们还需要将基类Point中的两个成员声明为protected的属性
像这样
// 基类
class Point {
// 公有数据成员
protected:
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
cout << "init Point" << endl;
}
void showPoint() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
cout << "init Rect" << endl;
}
// 公有派生, Point类中的受保护数据成员, 在Rect类中也是受保护的, 所以可以访问 // 而通过公有继承的基类私有的成员, 在派生类中是不可被访问的 void showRect() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
};
int main() {
Rect r(3, 4, 5, 6);
r.showPoint();
r.showRect();
}复制代码访问权限和赋值兼容规则
在根类中, 对于成员的访问级别有三种, public, protected, private
在派生类中, 对于成员的访问级别有四种, public(公有), protected(受保护), private(私有), inaccessible(不可访问)
- 公有派生和赋值兼容规则
在公有派生情况下, 基类成员的访问权限在派生类中基本保持不变
- 基类的公有成员在派生类中仍然是公有的
- 基类的保护成员在派生类中仍然是受保护的
- 基类的不可访问的成员在派生类中仍然是不可访问的
- 基类的私有成员在派生类中变成了不可访问的
总结: 在公有派生的情况下, 通过派生类自己的成员函数可以访问继承过来的公有和保护成员, 但是不能访问继承来的私有成员, 因为继承过程的私有成员, 变成了第四个级别, 不可访问的.
赋值兼容规则:
在公有派生的情况下, 一个派生类的对象可以作为基类的对象来使用的情况.
像这样
// 基类
class Point {
// 这里声明成员属性为受保护的
protected:
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
};
int main() {
Point a(1, 2);
Rect b(3, 4, 5, 6);
a.show();
b.show();
Point & pa = b; // 派生类对象初始化基类的引用
pa.show(); // 实际调用基类的show()函数
Point * p = &b; // 派生类对象的地址赋值给指向基类的指针
p -> show(); // 实际也是调用基类的show()函数
Rect * pb = &b; // 派生类指针
pb -> show(); // 调用派生类的show()函数
a = b; // 派生类对象的属性值, 更新基类对象的属性值
a.show(); // 调用基类的show()函数
/**
x = 1, y = 2
x = 3, y = 4, w = 5, h = 6
x = 3, y = 4
x = 3, y = 4
x = 3, y = 4, w = 5, h = 6
x = 3, y = 4
*/
}
复制代码- “isa”和”has-a“的区别
继承和派生 isa
比如一个Person类, 派生出一个Student类, 我们可以说Student就是Person, 也就是 Student isa Person, 而反过来则不行.
一个类用另一个类的对象作为自己的数据成员或者成员函数的参数 has-a
像这样
// 地址类
class Address {};
class PhoneNumber {};
// 职工类
class Worker {
String name;
Address address;
PhoneNumber voiceNumber;
};
复制代码表示一个Worker对象有一个名字, 一个地址, 一个电话号码, has-a的关系, 包含的关系
- 私有派生
通过私有派生, 基类的私有和不可访问成员在派生类中是不可访问的, 而公有和保护成员这里就成了派生类的私有成员
// 基类
class Point {
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: private Point {
int w;
int h;
public:
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
}
void show() {
Point::show(); // 通过私有继承, Point类中的公有成员show(), 在Rect中为私有
cout << "w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
};
class Test: public Rect {
public:
Test(int a, int b, int c, int d):Rect(a, b, c, d) {
}
void show() {
Rect::show();
// Point::show();
/** error: 'Point' is a private member of ‘Point’
标明: 不可访问基类Point中的成员
Rect类私有继承自Point类, 所以Point中的私有成员x, 私有成员y, 在Rect类中为不可访问: Point类中公有成员show(), 在Rect中变私有
Test类公有继承自Rect类, 所以在Rect中成员x, 成员y, 仍然是不可访问, Rect::show()还是public, 但是Point::show()不可访问 */
}
};
复制代码因为私有派生不利于进一步派生, 因而实际中私有派生用得并不多
- 保护派生
保护派生使原来的权限都降一级使用, 即private变为不可访问, protected变为private, public变为protected. 限制了数据成员和成员函数的访问权限, 因此在实际中保护派生用得也不多.
比如: 我们在上个例子中, Rect类保护派生于Point, 则在Test类中Point::show();就可以使用啦!
多重继承
一个类从多个基类派生
格式
class 派生类名: 访问控制 基类名1, 访问控制 基类名2, … {
定义派生类自己的成员
}复制代码像这样
// 基类A, 也叫根类
class A {
int a;
public:
void setA(int x) {
a = x;
}
void showA() {
cout << "a = " << a << endl;
}
};
// 基类B, 也叫根类
class B {
int b;
public:
void setB(int x) {
b = x;
}
void showB() {
cout << "b = " << b << endl;
}
};
// 多重继承, 公有继承自类A, 私有继承自类B
class C: public A, private B {
int c;
public:
void setC(int x, int y) {
c = x;
setB(y);
}
void showC() {
showB();
cout << "c = " << c << endl;
}
};
int main() {
C c;
c.setA(53); // 调用基类setA()函数
c.showA(); // 调用基类showA()函数
c.setC(55, 58); // 调用派生类C的setC()函数
c.showC(); // 调用派生类C的showC()函数
// 派生类C私有继承自基类B, 所以基类B中私有成员b, 在派生类C中不可访问, 基类B中公有成员setB(), showB()在派生类C中变私有. 在main()函数中不可访问
// c.setB(60); // error: 'setB' is a private member of 'B'
// c.showB(); // 'showB' is a private member of 'B'
/**
a = 53
b = 58
c = 55
*/
}
复制代码二义性及其支配规则
对基类成员的访问必须是无二义性的, 如果一个表达式的含义可以解释为可以访问多个基类中的成员, 则这种对基类成员的访问就是不确定的, 称这种访问具有二义性
作用域分辨符和成员名限定
// 基类A, 也叫根类
class A {
public:
void func() {
cout << "A func" << endl;
}
};
// 基类B, 也叫根类
class B {
public:
void func() {
cout << "B func" << endl;
}
void gunc() {
cout << "B gunc" << endl;
}
};
// 多重继承
class C: public A, public B {
public:
void gunc() {
cout << "C gunc" << endl;
}
void hunc() {
/**
这里就具有二义性, 它即可以访问A类中的func(), 也可以访问类B中的func()
*/
// func(); // error: Member 'func' found in multiple base classes of different types
}
void hunc1() {
A::func();
}
void hunc2() {
B::func();
}
};
int main() {
C c;
// c.func(); // 具有二义性
c.A::func();
c.B::func();
c.B::gunc();
c.C::gunc();
c.gunc();
c.hunc1();
c.hunc2();
/** 输出结果
A func
B func
B gunc
C gunc
C gunc // 如果基类中的名字在派生类中再次声明, 则基类中的名字就被隐藏. 如果我们想要访问被隐藏的基类中的成员则使用作用域分辨符B::gunc();
A func
B func
*/
}复制代码格式: 类名::标识符
:: 为作用域分辨符, "类名"可以是任一基类或派生类名, “标识符”是该类中声明的任一成员名
派生类支配基类的同名函数
如果派生类定义了一个同基类成员函数同名的新成员函数(具有相同参数表的成员函数), 派生类的新成员函数就覆盖了基类的同名成员函数.
在这里, 直接使用成员名只能访问派生类中的成员函数, 使用作用域运算符, 才能访问基类的同名成员函数.
派生类中的成员函数名支配基类中的同名的成员函数名, 这称为名字支配规则.
如果一个名字支配另一个名字, 则二者之间不存在二义性, 当选择该名字时, 使用支配者的名字.
例如上个例子中
c.gunc() // 输出”C gunc”, 基类B中的gunc成员函数被支配了
c.B::gunc(); // 加上作用域分辨符, 来使用被支配的成员复制代码来自一张表的总结
总结
C++中的多重继承可能更灵活, 并且支持三种派生方式, 我们在学习一门语言的时候, 更应该把精力放在它的特性上面, 不应该用什么语言, 都用自己所擅长语言的思考方式, 实现方式等, 要学会发挥该语言的优势所在.
自学C/C++编程难度很大，不妨和一些志同道合的小伙伴一起学习成长！
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