工学程序设计与问题求解.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,程序设计与问题求解,第,5,章,继承,与派生,2012.2.21,2,本章主要内容,类的继承与派生,派生类,派生类的继承方式与访问属性,派生类的构造函数和析构函数,多继承,赋值兼容原则,3,继承与派生问题,客观世界中概念的层次结构,交通工具,汽车,小汽车,大卡车,大客车,面包车,轿车,越野车,火车,飞机,轮船,视角：从下往上看，保持已有的特性,继承,视角：从上往下看，增加了新的特性,派生,继承,派生,4,继承与派生问题举例（,1,）,5,继承与派生问题举例（,2,）,6,类的继承与派生（,1,）,类的层次结构,类的,继承,：一个新类从原有的类那里获得其已有的特性,类的,派生,：从已有的类产生一个新的类,基类,（父类）：派生新类的类,派生类,（子类）：从基类派生而成的类,学生类,研究生,基类,派生类,2,派生类,1,中学生,大学生,小学生,高中生,初中生,硕士生,博士生,7,类的继承与派生（,2,）,基类和派生类：构成类的层次关系,单派生：派生一个子类的类,多派生：派生多个子类的类,学生类,研究生,基类,派生类,2,派生类,1,中学生,大学生,小学生,高中生,初中生,硕士生,博士生,例如上图：,单派生：大学生派生研究生。,多派生：除了一个单派生其余的都是多派生。,多派生,8,类的继承与派生（,3,）,基类和派生类：构成类的层次关系,单继承：仅从一个基类派生而成的类,多继承：从多个基类派生而成的类,派生类,在职研究生,教师,职员,研究生,在职人员,基类,2,基类,1,在面向对象程序设计中使用继承和派生有什么好处？,如何使用？,多继承,例如上图：,单继承：教师和职员都是单继承，只有一个父类。,多继承：在职研究生就是多继承，有两个父类。,9,类的继承与派生（,4,）,class Person /,人的基本信息,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,10,类的继承与派生（,5,）,class Student /,学生类,charName20;,charSex;,int Age;,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),cout Name t Sex t Age endl;,cout Number t ClassName endl;,;,从这个例子我们能发现什么？,能否利用已有的代码？,11,类的继承与派生（,6,）,class Student:,public Person,/,公有继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,/,直接调用基类的公有成员,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,/,直接调用基类的公有成员,cout Number t ClassName endl;,;,继承与派生：,Student,是派生类，,Person,是基类,继承已有的特性，派生新的特性,12,继承的目的：保持已有的特性，实现代码重用。,派生的目的：增加新的特性，适应新的需要。,类的继承：,保留已有,的数据成员和成员函数,类的派生：,增加新的,数据成员和成员函数,类的继承与派生（,7,）,在面向对象程序设计中如何使用继承和派生？,13,派生类的定义格式,class,派生类名,：继承方式 基类名,新增成员声明；,;,继承方式,公有继承（,public,）,私有继承（,private,）,保护继承（,protected,）,派生类定义,14,派生类对象结构,class,A,int a,b;,;,class,B:public A,int c;,;,基类,A,对象,子类,B,对象,a,b,c,a,b,基类部分,子类增加部分,派生类对象中总是含有基类对象（即含有基类的数据成员），其空间总是不小于基类对象。,15,类的成员访问属性有三种：,public,（,公有）、,private,（,私有）和,protected,（,保护）。,在类内，非静态成员函数可以访问类中的所有成员。,在类外，通过类的,“,对象,.,成员,”,方式只能访问该类的,公有成员,。,类的继承方式有三种：,public,（公有,继承,）、,private,（,私有继承,）,和,protected,（,保护继承,）,。,在派生类中继承来的成员访问属性是什么？继承来的成员是不是都可以直接访问？,派生类的继承方式和访问属性（,1,）,16,基类成员的访问属性,继承方式,public,protected,private,public,在派生类中为,public,在派生类中为,protected,在派生类中为,private,派生类的成员函数和类的作用域之外，都可以直接访问,派生类的成员函数可以直接访问,派生类的成员函数可以直接访问,protected,在派生类中为,protected,在派生类中为,protected,在派生类中为,private,派生类的成员函数可以直接访问,派生类的成员函数可以直接访问,派生类的成员函数可以直接访问,private,在派生类中被隔离，,不可以直接访问,在派生类中被隔离，,不可以直接访问,在派生类中被隔离，,不可以直接访问,任何方式都不能直接访问，但可以通过基类的,public、protected,成员函数,间接访问,任何方式都不能直接访问，但可以通过基类的,public、protected,成员函数,间接访问,任何方式都不能直接访问，但可以通过基类的,public、protected,成员函数,间接访问,继承方式下的访问权限,17,派生类的继承方式和访问属性（,2,）,public,（公有,继承,）,class Person,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,class Student:,public Person,/,公有继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,cout Number t ClassName endl;,;,18,派生类的继承方式和访问属性（续）,public,（公有,继承,）,int main(),Student stu;/,定义一个对象,stu.RegisterStu(,张弓长,m,18,85071011,计算机,51,);/,本类中的公有成员函数,stu.Age=18;/,基类的私有数据成员,stu.Number=110012315;/,本类中的私有数据成员,stu.ShowStu();/,本类中的公有成员函数,stu.ShowMe();,/,基类的，成为派生类的公有成员函数,return 0;,19,派生类的继承方式和访问属性（续）,public,（公有,继承,）,class Person,protected:,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,class Student:,public Person,/,公有继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,cout Number t ClassName endl;,;,20,派生类的继承方式和访问属性（,3,）,protected,（保护,继承,）,class Person,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,class Student:,protected Person,/,保护继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,cout Number t ClassName endl;,;,21,派生类的继承方式和访问属性（续）,protected,（保护,继承,）,int main(),Student stu;,stu.RegisterStu(,张弓长,m,18,85071011,计算机,51);,stu.Age=18;,/,基类的私有数据成员,stu.ShowStu();,stu.ShowMe();/,成为派生类的保护成员,return 0;,22,派生类的继承方式和访问属性（续）,protected,（保护,继承,）,class Person,protected:,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,class Student:,protected Person,/,保护继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,cout Number t ClassName endl;,;,23,派生类的继承方式和访问属性（,4,）,private,（私有,继承,）,class Person,char Name20;,char Sex;,int Age;,public:,voidRegister(char*name,char sex,int age),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,voidShowMe(),cout Name t Sex t Age endl;,;,class Student:,private Person,/,私有继承,int Number;/,学号,char ClassName10;/,班级,public:,voidRegisterStu(char*name,int sex,char age,int number,char*classname),Register(name,sex,age);,Age=age;,Number=number;,strcpy(ClassName,classname);,voidShowStu(),ShowMe();,cout Number t ClassName endl;,;,24,派生类的继承方式和访问属性（续）,private,（私有,继承,）,int main(),Student stu;,stu.RegisterStu(,张弓长,m,18,85071011,计算机,51);,stu.Age=18;,stu.ShowStu();,stu.ShowMe();/,成为派生类的私有成员,return 0;,25,在派生类中,不管什么继承方式，只能访问父类的公有成员和保护成员，,不能访问父类的私有成员。,在派生类外，通过派生类对象,不管什么继承方式，,只能访问公有成员,（包括新增的和继承的），不能访问保护成员和私有成员（包括新增的和继承的）。,小结,26,class Base,private:,int a;,void f()couta;,protected:,int b;,void g()coutb;,public:,int c;,void k()coutc;,;,class Sub,:,public Base,public:,void test(),a=1;,f();,b=2;,g();,c=3;,k();,;,void main(),Sub d;,d.a=1;,d.f();,d.b=2;,d.g();,d.c=3;,d.k();,练习,1,27,class Base,private:,int a;,void f()couta;,protected:,int b;,void g()coutb;,public:,int c;,void k()coutc;,;,class Sub,:,protected Base,public:,void test(),a=1;,f();,b=2;,g();,c=3;,k();,;,void main(),Sub d;,d.a=1;,d.f();,d.b=2;,d.g();,d.c=3;,d.k();,练习,2,28,class Base,private:,int a;,void f()couta;,protected:,int b;,void g()coutb;,public:,int c;,void k()coutc;,;,class Sub,:,private Base,public:,void test(),a=1;,f();,b=2;,g();,c=3;,k();,;,int main(),Sub d,;,d.a=1;,d.f();,d.b=2;,d.g();,d.c=3;,d.k();,练习,3,protected,继承,与,private,继承的区别？,29,class A,int myPrivate;,protected:int myProtected;,public:int myPublic;,;,class B1:,protected,A,void SetNum()myProtected=1;myPublic=1;,;,class C1:,public,B1,void SetNum()myProtected=1;myPublic=1;,;,class B2:,private,A,void SetNum()myProtected=1;myPublic=1;,;,class C2:,public,B2,void SetNum()myProtected=1;myPublic=1;,;,多层派生（,1,）,A,B1,C1,B2,C2,30,不管有多少层派生，对某一个派生类来说,派生类中继承成员的访问属性：只由其在,直接父类,的访问属性和继承方式确定。,派生类中新增成员的访问属性：由其在类中的定义确定。,多层派生（,2,）,31,基类的构造函数和析构函数都不能被继承,，派生类中需要声明自己的构造函数和析构函数。,在设计派生类的构造函数时候，不仅要考虑派生类所新增的数据成员初始化，还要考虑基类的数据成员初始化。,声明构造函数时，除了对本类中新增成员进行初始化外，对继承来的基类成员的初始化，需用初始化列表,调用基类构造函数,完成。,派生类的构造函数（,1,）,32,派生类构造函数的一般形式,派生类名（总参数表）：基类名,1,（参数表,1,），基类名,2,（参数表,2,）,，对象成员名,1,（对象参数表,1,），对象成员名,2,（对象参数表,2,）,派生类中新增数据成员的初始化,有三种数据要考虑初始化：,基类中的数据成员初始化,基类构造函数,本类中的对象成员初始化,相应类的构造函数,本类中新增的数据成员,函数体,派生类的构造函数（,2,）,33,派生类构造函数说明：,总参数表,：包括派生类中新增加的数据成员，以及全部基类和全部对象成员的所有参数。,如果基类中没有定义构造函数,，或定义了没有参数的构造函数（默认构造函数），则在初始化列表中可略去,“,基类名（参数表）,”,。此时，若派生类及对象成员都不需初始化，则可以不定义派生类的构造函数。,如果基类中定义的构造函数带参数,，则必须定义派生类构造函数，并通过初始化列表传递参数。,如果基类中既定义无参的构造函数，又定义了有参的构造函数，,在定义派生类构造函数时，既可以包含基类构造函数及其参数，也可以不包含基类构造函数。,派生类的构造函数（,3,）,34,派生类的构造函数（,4,）,派生类默认构造函数,如果没有定义构造函数，则会调用默认的无参构造函数。,派生类的默认构造函数首先会调用父类的无参构造函数（如果父类定义了有参构造函数，又没有重载无参构造函数，则编译错误）。,如果父类的上面还有父类，则依次类推。,35,派生类构造函数执行次序：,调用基类构造函数，调用顺序按照被声明时的顺序,调用对象成员构造函数，调用顺序按照被声明时的顺序,执行派生类构造函数体,派生类的构造函数（,5,）,36,析构函数也不被继承，派生类需自行声明。,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。,派生类的析构函数,调用构造函数的次序：,基类,对象成员,派生类,基类,对象成员,派生类,调用析构函数的次序：,37,#include,#include,class Person,charName10;/,姓名,intAge;/,年龄,public:,Person(char*name,int age),strcpy(Name,name);,Age=age;,coutconstructor of personNameendl;,Person(),coutdeconstrutor of personNameendl;,;,class Student,:public Person,char ClassName10;/,班级,Person,Monitor;/,班长,对象成员,public:,Student(char*name,int age,char*classname,char*name1,int age1),:Person(name,age),Monitor(name1,age1),strcpy(ClassName,classname);,coutconstructor of Student endl;,Student()coutdeconstrucor of Student endl;,;,int main(),Student stu(,张弓长,18,计算机,51,李木子,20);,return 0;,38,#include,#include,using namespace std;,class Student,public:,Student(int n,string nam),num=n;name=nam;,void display(),coutnum:numendl;,coutname:nameendl;,protected:,int num;,string name;,;,class Student1:,public Student,public:,Student1(int n,string nam,int n1,string nam1,int a,string ad),:,Student(n,nam),monitor(n1,nam1),age=a;addr=ad;,void show(),coutThis student is:endl;,display();,coutage:ageendl;,coutaddress:addrendl;,void show_monitor(),coutendlClass monitor is:endl;,monitor.display();,private:,Student,monitor;,int age;,string addr;,;,int main(),Student1 stud1(10010,Wang-li,1001,Liu-xiang,19,115 Beijing Road,Shanghai);,stud1.show();,stud1.show_monitor();,return 0;,39,多层派生时的构造函数,#include,#include,using namespace std;,class Student,public:,Student(int n,string nam),num=n;name=nam;,coutconstructor of Student;,coutnum:num name:nameendl;,protected:,int num;,string name;,;,class Student1,:public Student,public:,Student1(int n,string nam,int a),:Student(n,nam),age=a;,coutconstructor of Student1 age:ageendl;,private:,int age;,;,class Student2,:public Student1,public:,Student2(int n,string nam,int a,int s),:Student1(n,nam,a),score=s;,coutconstructor of Student2 score:scoreendl;,private:,int score;,;,int main(),Student2 stud(10010,Li,17,89);,return 0;,40,多层派生时的构造函数（续）,先初始化,Student,的数据成员,num,和,name,再初始化,Student1,的数据成员,age,最后再初始化,Student2,的数据成员,score,有,多层派生,时，每一层派生类的构造函数，不需要列出其上面所有各层派生类的构造函数，,只需写出直接父类的构造函数即可,。,41,派生类的拷贝构造函数,拷贝构造与构造函数的方式类似：,派生类若自定义拷贝构造函数,，则派生类对象在拷贝创建时先调用父类的拷贝构造函数，再调用派生类拷贝构造函数完成自己的拷贝。,若基类没有定义拷贝构造函数,，则派生类对象在拷贝创建中调用基类默认的拷贝构造函数。,派生类若没有定义拷贝构造函数,，则派生类对象在拷贝创建时先调用父类的默认拷贝构造函数，再调用派生类默认拷贝构造函数。,42,继承与派生结构：,单派生：一个基类派生出一个派生类,多派生：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：派生类只从一个基类派生,多（重）继承：派生类从多个基类派生,继承与派生结构,43,多派生,#include,#include,using namespace std;,class Person,protected:,char Name10;,char Sex;,int Age;,public:,void Register(char*name,int age,char sex),strcpy(Name,name);,Sex=(sex=m?m:f);,Age=age;,void ShowMe(),cout,姓名：,Nameendl;,cout,性别：,(Sex=m?,男,:,女,)endl;,cout,年龄：,Ageendl;,;,class Teacher,:public Person,char Dept20;,int Salary;,public:,Teacher(char*name,int age,char sex,char*dept,int salary);,void ShowMe(),Person:ShowMe();,cout,工作单位：,Deptendl;,cout,月薪：,Salaryendlendl;,;,Teacher:Teacher(char*name,int age,char sex,char*dept,int salary),Register(name,age,sex);,strcpy(Dept,dept);,Salary=salary;,44,多派生（续）,class Student,:public Person,char ID12;,char Class12;,public:,Student(char*name,int age,char sex,char*id,char*classid);,void ShowMe(),cout,学号：,IDendl;,Person:ShowMe();,cout,班级：,Classn;,;,Student:Student(char*name,int age,char sex,char*id,char*classid),Register(name,age,sex);,strcpy(ID,id);,strcpy(Class,classid);,int main(),Teacher teach1(,章立早,38,m,计算机学院,2300);,Student std1(,李木子,22,f,02035003,信管,01);,teach1.ShowMe();,std1.ShowMe();,return 0;,45,单继承,/Point.h,文件,Point,类的声明,#ifndef POINT_H,#define POINT_H,class Point,int x,y;/,点的,x,和,y,坐标,public:,Point(int=0,int=0);,void SetPoint(int,int);/,设置坐标,int GetX()return x;/,取,x,坐标,int GetY()return y;/,取,y,坐标,void Print();/,输出点的坐标,;,#endif,/Point.cpp,文件,Point,类的成员函数定义,#include,using namespace std;,#include point.h,Point:Point(int a,int b)SetPoint(a,b);,void Point:SetPoint(int a,int b),x=a;,y=b;,void Point:Print(),cout x ,y=0?r:0);,double Circle:GetRadius()return radius;,double Circle:Area()return 3.14159*radius*radius;,void Circle:Print(),cout Center=;,Point:Print();,cout ;Radius=radius endl;,47,单继承（续）,/Example11-5.cpp,文件,#include,using namespace std;,#include point.h,#include circle.h,int main(),Point p(30,50);,Circle c(120,80,10.0);,cout Point p:;,p.Print();,cout nCircle c:;,c.Print();,cout The centre of circle c:;,c.Point:Print();,cout nThe area of circle c:c.Area()endl;,return 0;,48,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,;,注意：每个继承方式，仅限制紧随其后的基类的继承。,多继承的声明,49,构造函数的调用次序：,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（从左到右）。,调用对象成员的构造函数，调用顺序按照它们在类中声明的顺序。,执行派生类的构造函数体。,多继承的构造函数与析构函数,50,多继承,/base1.h,文件,#ifndef BASE1_H,#define BASE1_H,class Base1,int value;,public:,Base1(int x),value=x;,int getData()const return value;,;,#endif,/base2.h,文件,#ifndef BASE2_H,#define BASE2_H,class Base2,char letter;,public:,Base2(char c),letter=c;,char getData()const return letter;,;,#endif,51,多继承（续）,/derived.h,文件,#ifndef DERIVED_H,#define DERIVED_H,#include base1.h,#include base2.h,/,多继承,class Derived,:public Base1,public Base2,double real;/,派生类私有的数据成员,public:,Derived(int,char,double);,double getReal()const;,void Output();,;,#endif,/derived.cpp,文件,#include,using namespace std;,#include derived.h,Derived:Derived(int i,char c,double f,):Base1(i),Base2(c),real(f),double Derived:getReal()const return real;,void Derived:Output(),cout Integer:Base1:getData()nCharacter:Base2:getData(),nReal number:real endl;,52,/Example11-7.cpp,文件多重派生,#include,using namespace std;,#include base1.h,#include base2.h,#include derived.h,int main(),Base1 b1(10),*base1Ptr,=0;,Base2 b2(Z),*base2Ptr,=0;,Derived d(7,A,3.5);,/,对象输出各自的数据成员,cout Object b1 contains integer b1.getData(),nObject b2 contains character b2.getData()nObject d contains:n;,d.Output();,/,派生类对象对基类成员函数的访问,cout Data members of Derived can be accessed individually:;,cout nInteger:d.Base1:getData()nCharacter:d.Base2:getData(),nReal number:d.getReal()endl;,cout Derived can be treated as an object of either base class:n;,/,派生类对象作为,Base1,对象,base1Ptr=&d,;,cout getData()yields getData()n;,/,派生类对象作为,Base2,对象,base2Ptr=&d,;,cout getData()yields getData()endl;,return 0;,53,赋值兼容规则,在派生类对象和基类对象之间赋值时需要注意赋值的方向，赋值操作应满足赋值兼容原则（向上兼容）：,基类指针可以指向派生类对象。,可以把派生类对象赋值给基类对象。,派生类对象可以初始化基类对象的引用。,通过基类对象名、指针只能使用派生类从基类继承的成员（不能使用派生类新增的成员）,54,赋值兼容规则举例（,1,）,class A,int,x,;,public:,void,setX,(int m)x=m;,void,printX,()coutxn;,;,class B:,public A,int,y,;,public:,void,setY,(int m)y=m;,void,printY,()coutyn;,;,void main(),A a;,a.setX(2);,a.printX();,B b;,b.setX(3);,b.setY(4);,b.printX();,b.printY();,A c=b;,c.printX();,55,赋值兼容规则举例（,2,）,#include,using namespace std;,class Pet/,基类,public:,void Speak()coutHow does a pet speak?endl;,;,class Cat:,public Pet,/,派生类,public:,void Speak()coutmiao!miao!endl;,;,class Dog:,public Pet,/,派生类,public:,void Speak()coutwang!wang!Speak();,p1=&dog1,;/用Dog类对象地址给基类指针赋值,p1-Speak();,P