第15章继承与派生.ppt

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,前一页,休息,第,15,章 继承与派生,15.1,类的继承与派生,(,单继承与多继承,),15.2,继承时的构造函数,15.3,单继承时的析构函数,15.4,同名覆盖原则,15.5,虚基类,1,事物的共性与特性,2,15.1,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（或子类）。,基类与派生类是相对而言的。,直接参与派生出某类的基类称为直接基类。,基类的基类或更高层的基类称为间接基类,(,祖先类,),。,3,继承与派生问题举例,4,继承与派生问题举例,5,单继承与多继承,单,继承,:,一个派生类只有一个直接基类,多继承,:,一个派生类可以同时有多个基类,6,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（或不能完全解决）时，需要对原有程序进行改造。,7,通过继承派生新类的优越性,代码重用,提高编程效率,降低开发成本。,更有效地保持共有特性的一致性。,提高系统的可维护性。,是实现多态性,(,同一接口，不同方法,),的基础。,8,派生类的声明,class,派生类名：,继承方式,基类名,派生类成员声明；,9,派生类生成过程,吸收基类成员,派生类接受了基类中除构造函数和析构,函数外的所有成员。,改造基类成员,改变,基类成员的访问属性,对,基类数据或函数成员的覆盖,添加新成员,给派生类增加适当的,数据和函数成员以实现新的功能。,10,派生类对象的构成,私有成员,保护成员,公有成员,私有成员,保护成员,公有成员,继承部分,新定义部分,派生类,派生类成员,11,继承方式,不同继承方式的影响主要体现在：,1,、派生类,成员,对基类成员的访问控制。,2,、派生类,对象,对基类成员的访问控制。,三种继承方式,公有继承,私有继承,保护继承,12,公有继承,(public),原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原访问属性,继承后访问属性,公有,(public),继承时访问属性的变化,13,15.1.1,公有继承,(public),基类的,public,和,protected,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,。,14,例,8-1,公有继承举例,class 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;,;,15,class Rectangle:public Point /,派生类声明,public:/,新增公有函数成员,void InitR(float x,float 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,int main,（）,Rectangle rect;,rect.InitR(2,3,20,10);,/,通过派生类对象访问基类公有成员,rect.,Move,(3,2);,coutrect.,GetX,（,）,/,只能访问基类的,public,成员。,cout,rect.,GetY,（）,cout rect.GetW,（,）,cout rect.GetH,（,）,endl;,return 0;,程序输出结果：,5,5,20,10,17,15.1.2,私有继承,(private),原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原访问属性,继承后访问属性,私有,(private),继承时访问属性的变化,18,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,不能访问基类的,private,成员,。,通过派生类的,对象,不能访问,基类中的任何成员。,19,例,8-2.1,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,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;,;,20,#include,#includeint main,（）,int main,（）,/,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;,21,例,8-2.2,私有继承举例,/,定义基类,class location,private:,int x,y;,public:,void initl(int x1,int y1);,void move(int x2,int y2);,int getx()return x;,int gety()return y;,;,void location:initl(int x1,int y1),x=x1;y=y1;,void location:move(int x2,int y2),x+=x2;y+=y2;,22,class rectangle:private location,private:int h,w;,public:,void initr(int x,int y,int w1,int h1);,initl(x,y);,w=w1;,h=h1;,void move(int x2,int y2);,location:move(x2,y2);,int getx()return location:getx();,int gety()return location:gety();,int geth()return h;,int getw()return w;,;,void main(),rectangle rect;,rect.initr(2,3,20,10);,rect.move(3,2);,coutrect.getx(),;,coutrect.gety(),;,coutrect.geth(),;,coutrect.getw()endl;,程序输出结果：,5,5,10,20,23,15.1.3,保护继承,(protected),原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原基类,私有,Private,私有,Protected,保护,public,公有,原访问属性,继承后访问属性,保护,(protected),继承时访问属性的变化,24,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,不能访问基类的,private,成员,。,通过派生类的,对象不能,访问基类中的,任何成员,25,protected,成员的特点与作用,对建立其所在类对象的模块来说（水平访问时），它与,private,成员的性质相同。,对于其派生类来说（垂直访问时），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。,26,例8-3 protected,成员举例,class A,int i,j;,public,void get_ij();,class B:public A,int k;,public,int get_ik();,void make_k();,/void make_k(),k=i*j;/,访问错误,class A,protected:,int i,j;,public,void get_ij();,class B:public A,int k;,public,int get_ik();,void make_k();,/void make_k(),k=i*j;/,垂直访问,27,class A,protected:,int x;,int main,（）,A a;,a.X=5;/,水平访问错误,28,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。,29,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。,30,多继承举例,08_3,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(int,int,int);,void showC（）;,private:,int c;,31,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,（）,;,错误,return 0;,32,表,8-1,不同继承方式的基类和派生类特性,继承方式,基类特性,派生类特性,公有继承,public,public,protected,protected,private,不可访问,私有继承,public,private,protected,private,private,不可访问,保护继承,public,protected,protected,protected,private,不可访问,33,15.2,继承时的构造函数,基类的构造函数不被继承，需要在派生类中自行声明。,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由基类完成。,34,15.2.1,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,),本类成员初始化赋值语句；,；,35,单一继承时的构造函数举例,08_4,#include,class B,public:,B（）;,B(int i);,B（）;,void Print（）const;,private:,int b;B:B（）,b=0;,coutBs default constructor called.endl;,36,B:B(int i),b=i;,coutBs constructor called.endl;,B:B（）,coutBs destructor called.endl;,void B:Print（）const,coutbendl;,37,class C:public B,public:,C（）;,C(int i,int j);,C（）;,void Print（）const;,private:,int c;,;,C:C（）,c=0;,coutCs default constructor called.endl;,C:C(int i,int j):B(i),c=j;,coutCs constructor called.endl;,38,C:C（）,coutCs destructor called.endl;,void C:Print（）const,B:Print（）;,coutcendl;,int main,（）,C obj(5,6);,obj.Print,（）,;,return 0;,输出 结果,:,Bs constructor called.,Cs constructor called.,5,6,Cs destructor called.,Bs destructor called.,39,15.2.2,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；,；,40,派生类与基类的构造函数,当基类中声明有缺省形式的构造函数或未声明构造函数时，派生类构造函数的声明中可以省略对基类构造函数的调用。,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，提供将参数传递给基类构造函数的途径。,41,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；,；,42,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,声明成员对象时调用构造函数，调用顺序按照它们在类中声明的顺序。,43,例,8-4,派生类构造函数举例,#include,class B1/,基类,B1,，,构造函数有参数,public:,B1(int i)coutconstructing B1iendl;,class B2/,基类,B2,，,构造函数有参数,public:,B2(int j)coutconstructing B2jendl;,;,class B3/,基类,B3,，,构造函数无参数,public:,B3,（）,coutconstructing B3*endl;,;,44,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):,B1(a),B2(b),memberB2(d),memberB1(c);,private:/,派生类的私有对象成员,B1 memberB1;,B2 memberB2;,B3 memberB3;,;,45,void main,（）,C obj(1,2,3,4);,输出结果,:,constructing B2 2,constructing B1 1,constructing B3*,constructing B1 3,constructing B2 4,constructing B3*,46,15.3,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。,47,例,8-5,派生类析构函数举例,#include,class B1/,基类,B1,声明,public:,B1(int i),coutconstructing B1 iendl;,B1,（）,coutdestructing B1 endl;,;,48,class B2/,基类,B2,声明,public:,B2(int j),coutconstructing B2 jendl;,B2,（）,coutdestructing B2 endl;,;,class B3/,基类,B3,声明,public:,B3,（）,coutconstructing B3*endl;,B3,（）,coutdestructing B3 endl;,;,49,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);,50,输出结果,:,constructing B2 2,constructing B1 1,constructing B3*,constructing B1 3,constructing B2 4,constructing B3*,输出结果,:,destructing B3,destructing B2,destructing B1,destructing B3,destructing B1,destructing B2,51,15.4,同名覆盖原则,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,(,作用域限定运算符,:),。,52,例,8-6,多继承同名覆盖举例,#include,class B1/,声明基类,B1,public:/,外部接口,int nV;,void fun,（）,coutMember of B1endl;,;,53,class B2/,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,;,54,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;/,作用域限定运算符,访问基类,B1,成员,d1.B1:fun,（d1.B2:nV=3;/,作用域限定运算符,访问基类,B2,成员,d1.B2:fun,（）,;,输出结果：,Member of D1,Member of B1,Member of B2,55,二义性问题,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）,采用虚函数或支配（同名覆盖）原则来解决。,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。,见,15.5,56,二义性问题举例,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：,C c1;,则,c1.f,（）,;/,具有二义性,而,c1.g,（）,;/,无二义性（同名覆盖）,c1.B:f,（）,;/,无二义性,57,二义性的解决方法,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(),再根据需要调用,A:f,（）或,B:f,（）,58,二义性问题举例,class B,public:,int b;,class B1:public B,private:,int b1;,class B2:public B,private:,int b2;,;,class C:public B1,public B2,public:,int f,（）,;,private:,int d;,二义性访问：,C c;c.b;c.B:b,正确的访问：,c.B1:b;c.B2:b,59,派生类,C,的对象的存储结构示意图：,b,b1,b,b2,d,B,类成员,B,类成员,B1,类成员,B2,类成员,C,类对象,60,15.5,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。,61,虚基类举例,class B private: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;,62,虚基类的派生类对象存储结构示意图：,B,B1,B2,C,b1,b2,d,B1,类成员,B2,类成员,C,类对象,b,B,类成员,63,例,8-7,虚基类举例,D1,类,void fund,（）,;,int nVd;,B1,类,int nV1;,D1,类,void fun,（）,;,void fund,（）,;,int,nV,;,int B1:nV1;,int B2:nV2;,int nVd;,B2,类,int nV2;,B0,类,void fun();,int nV;,64,B0,B1,新增成员,B0,B2,新增成员,D1,新增成员,B0,B0,B1,B2,D1,nV,fun（）,65,#include,class B0/,声明基类,B0,public:/,外部接口,int nV;,void fun,（）,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;,;,66,class B2:,virtual,public B0 /B0,为虚基类派生,B2,类,public:/,新增外部接口,int nV2;,;,class D1:public B1,public B2/,派生,类,D1,声明,public:/,新增外部接口,int nVd;,void fund,（）,coutMember of D1endl;,;,void main,（）,/,程序主函数,D1 d1;/,声明,D1,类对象,d1,d1.nV=2;/,使用直接基类,d1.fun,（）,;,67,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远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，只有最远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。,68,有虚基类时的构造函数举例,#include,class B0/,声明基类,B0,public:/,外部接口,B0(int n)nV=n;,int nV;,void fun,（）,coutMember of B0endl;,;,69,class B1:virtual public B0,public:,B1(int a):B0(a),int nV1;,;,class B2:virtual public B0,public:,B2(int a):B0(a),int nV2;,;,70,class D1:public B1,public B2,public:,D1(int a):B0a),B1(a),B2(a),int nVd;,void fund,（）,coutMember of D1endl;,;,void main,（）,D1 d1(3);,d1.nV=2;,d1.fun,（,）,;,输出结果：,Member of B0,71,赋值兼容原则,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。,72,例,8-8,赋值兼容规则举例,#include,class B0/,基类,B0,声明,public:,void display,（）,coutB0:display,（）,endl;/,公有成员函数,;,73,class B1:public B0,public:,void display()coutB1:display()endl;,;,class D1:public B1,public:,void display()coutD1:display()display,（）,;/,对象指针,-,成员名,74,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=/B0,类指针指向,B0,类对象,fun(p);,p=/B0,类指针指向,B1,类对象,fun(p);,p=/B0,类指针指向,D1,类对象,fun(p);,/,结果输出三次,B0:display,75,