第十七章多重继承.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第十七章 多重继承,2,本章主要内容,多继承如何工作,多继承的构造顺序,继承的模糊性（,二义性问题）,虚基类,保护继承与私有继承,3,在现实世界中存在一个类是由多个类派生的情况。,两用沙发，它是一个沙发，也是一个床。两用沙发应允许同时继承沙发和床的特征。,4,多继承时派生类的定义,class,派生类名：继承方式,1,基类名,1,，继承方式,2,基类名,2,，,.,成员定义；,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。,5,，所讨论的类层次中，每个类只继承一个父辈，在现实世界中事情通常是这样的。但是一些类却代表两个类的合成。例如，两用沙发，它是一个沙发，也是一张床，两用沙发应允许同时继承沙发和床的特征，即,SleeperSofa,继承,Bed,和,Sofa,两个类，如图所示。其程序代码如下：,两用沙发的类层次,6,class Bed,public:,Bed():weight(0),void Sleep(),cout,Sleeping.n;,void,SetWeight(int,i)weight=i;,protected:,int,weight;,;,class Sofa,public:,Sofa():weight(0),void,WatchTV,(),cout,Watching TV.n;,void,SetWeight(int,i)weight=i;,protected:,int,weight;,;,7,class,SleeperSofa,:,public,Bed,public Sofa,public:,SleeperSofa,(),void,FoldOut,(),cout,Fold out the sofa.n;,;,void main(),SleeperSofa,ss,;,ss.WatchTV,();,ss.FoldOut,();,ss.Sleep,();,cin.get,();,8,运行结果为：,Watching TV,Fold out the sofa,Sleeping,两用沙发继承两个基类的所有成员，这样,ss,Sleep(),和,ss,WmchTV,(),的调用是合法的。也就可以把,SleeperSofa)fa,当作一个,Bed,或一个,Sofa,用。另外，,SleeperSoa,类还有它自己的成员,FoldOut,(),。,9,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(int,int,int,);,void,showC,();,private:,int,c;,;,void,A:setA(int,x),a=x;,void,B:setB(int,x),b=x;,void,C:setC(int,x,int,y,int,z),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);,obj.showB,();,return 0/,error,/,error,11,本章主要内容,多继承如何工作,继承的模糊性（二义性问题）,多继承的构造顺序,虚基类,12,Sofa,和,Bed,都有一个成员,weight,，这是合理的，因为两者都是实体，都有一个重量。问题是,SleeperSofa,继承哪个重量,?,既然两者都继承，由于两者有相同的名字,weight,，使得对,weight,的引用变得模糊不清。,13,二义性问题,在多继承时，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）。,例如，按照下面引用：,void main(),SleeperSofa,ss,；,ss.,SetWeight,(20),；,/Bed,的SetWeight,还是,Sofa,的,SetWeight,?,14,这样导致了名称冲突,(name collision),，在编译时将予以拒绝。,程序必须在重量前面说明基类：,void main(),SleeperSofa,ss,；,ss.Sofa:SetWeight(20),；,/,说明是沙发重量,20,斤,在编写应用程序时，程序员还得额外知道类的层次信息，加大了复杂度。这些在单继承,中是不会出现的。,15,二义性问题举例,class A,public:,void f();,;,class B,public:,void f();,void g();,;,class C:public A,public B,public:,void g();,void h();,;,main(),C c;,c.f,();,c.g,();,/,error,16,二义性的解决方法,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,中定义一个同名成员函数,f(),，,f(),再根据需要调用,A:f,(),或,B:f,(),17,二义性问题的说明,二义性检查是在访问控制或类型检查之前进行的。因此当不同基类成员中具有相同名字时就会出现二义性，即只有一个名字是可以被派生类访问或只有一个名字的类型与要求相符。,18,本章主要内容,多继承如何工作,继承的模糊性（二义性问题）,虚基类,多继承的构造顺序,19,为什么要引入虚基类,?,在,C+,中，一个类不能多次说明为派生类的直接基类，但一个类可以不止一次的成为某个类的间接基类。,20,从意义上来看，一个,SleeperSofa,没有沙发和床两种重量，如此的继承不是真实的现实世界描述。进一步分析可得，床和沙发都是家具的一种，凡家具都有重量，所以通过分解来考察其关系，如图,21,class Furniture,public:,Furniture(),void,SetWeight(int,i)weight=i;,int,GetWeight,()return weight;,protected:,int,weightclass Bed:public Furniture,public:,Bed(),void Sleep(),cout,Sleeping.n;,;,class Sofa:public Furniture,public:,Sofa(),void,WatchTV,(),cout,Watching TV.n;,;,22,class,SleeperSofa,:public Bed,public Sofa,public:,SleeperSofa,():Sofa(),Bed(),void,FoldOut,(),cout,Fold out the sofa.n;,;,void main(),SleeperSofa,ss,;,ss.SetWeight(20);/,编译出错！模糊的,SetWeight,成员,Furniture*pF;,pF=(Furniture*)&,ss,;/,编译出错！模糊的,Furniture*,cout,GetWeight,(),endl,;,23,因为,SlleperSofa,不是直接继承,Furniture,，而是,Bed,和,Sofa,各自继承,Furniture,，所以完整的,SleeperSofa,对象内存布局如图 所示,完整,SleeperSofa,对象内存布局,24,这里一个,Sleepersofa,包括一个完整的,Bed,，随后还有一个完整的,Sofa后面还有一个,Sleepersofa,特有的东西。,SleeperSofa,中的每一个子对象都有它自己的,Furniture,部分。因为每个子对象继承,Furniture,，所以一个,SleeperSofa,包含两个,Furniture,对象，,编译源文件时，不知道,SetWeight,(),属于哪一个,Furniture,成员，指向,Furniture,的指针也不知道究竟指哪一个,Furniture,。这就是为什么源文件编译通不过的原因。,SleeperSofa,只需一个,Fumiture,，所以我们希望它只含一个,Furniture,拷贝，同时又要共享,Bed,和,Sofa,的成员函数与数据成员，,C+,实现这种继承结构的方法称为,虚拟继承,(virtual inheritance),。,25,虚基类的概念,当在多条继承路径上有一个公共的基类，在这些路径中的某几条的交汇处，这个公共的基类就会产生多个副本。,在大多数的应用场合，需要派生类对象中所含基类的副本只有一个，而不是多个。,C+,中的虚基类机制可以实现这种要求。,26,定义,用,virtual,修饰说明基类,例,：,class x1:,virtual,public x,/,class x2:,virtual,public x,/,注意：,在第一级继承时就要将共同基类设计为虚基类。,27,虚基类举例,class B public:,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,obj,;,obj.b,;,28,虚基类的派生类对象存储结构示意图：,B,B1,B2,C,b1,b2,d,B1,类子对象,B2,类子对象,C,类对象,b,B,类子对象,29,下面是虚拟继承的代码：,class Furniture,public:,Furniture(),void,SetWeight(int,i)weight=i;,int,GetWeight,()return weight;,protected:,int,weight;,;,class Bed:,virtual,public Furniture,public:,Bed(),void Sleep(),cout,Sleeping.n;,;,class Sofa:,virtual,public Furniture,public:,Sofa(),void,WatchTV,(),cout,Watching TV.n;,;,30,class,SleeperSofa,:public Bed,public Sofa,public:,SleeperSofa,():Sofa(),Bed(),void,FoldOut,(),cout,Fold out the sofa.n;,;,void main(),SleeperSofa,ss,;,ss.SetWeight(20);,cout,ss.GetWeight,(),虚拟继承的虚拟和虚拟函数的虚拟没有任何关系。,32,虚基类及其派生类构造函数,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默认构造函数。,在建立对象时，只有最新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。,虚基类的构造函数先于非虚基类的构造函数执行。,33,应用举例,人员管理系统：,有三类人员：经理、技术人员、推销人员，还有销售经理。,月薪：经理：,8000,元,/,月；技术人员：,100,元,/,小时；推销人员：,4%,提成；销售经理：,5000,元月,+5%,提成。,输出每个人员的月工资信息。,34,应用举例,类设计,基类：,employee,派生类：,technician,、,manager,和,salesman,多继承派生类：,salesmanager,35,class employee,protected:,char*name;/,姓名,intindividualEmpNo,;/,个人编号,float,accumPay,;/,月薪总额,static,int,employeeNo,;/,本公司职员编号目前最大值,public:,employee();/,构造函数,employee();/,析构函数,virtual,void pay()=0;/,计算月薪函数,virtual,void,displayStatus,()=0;/,显示人员信息,;,36,class technician:public employee /,技术人员类,private:,float,hourlyRate,;/,每小时酬金,int,workHours,;/,当月工作时数,public:,technician();/,构造函数,void pay();/,计算月薪函数,void,displayStatus,();/,显示人员信息,;,37,class,salesman:,virtual,public employee /,兼职推销员类,protected:,float,CommRate,;/,按销售额提取酬金的百分比,float sales;/,当月销售额,public:,salesman();/,构造函数,void pay();/,计算月薪函数,void,displayStatus,();/,显示人员信息,;,38,class,manager:,virtual,public employee /,经理类,protected:,float,monthlyPay,;/,固定月薪数,public:,manager();/,构造函数,void pay();/,计算月薪函数,void,displayStatus,();/,显示人员信息,;,39,class,salesmanager,:public manager,public salesman /,销售经理类,public:,salesmanager,();/,构造函数,void pay();/,计算月薪函数,void,displayStatus,();/,显示人员信息,;,40,employeeemployee,(),char namestr50;,/,输人雇员姓名时首先临时存放在,namestr,中,cout,namestr,;,name=new charstrlen(namestr)+1;,/,动态申请用于存放姓名的内存空间,strcpy(name,namestr,);/,将临时存放的姓名复制到,name,individualEmpNo,=,employeeNo,+;,/,新输人的员工，其编号为目前最大编号加,1,accumPay,=0.0;/,月薪总额初值为,0,41,employee:employee(),delete name;,/,在析构函数中删除为存放姓名动态分配的内存空间,42,technician:technician(),hourlyRate,=100;/,每小时酬金,100,元,void,technician:pay,(),cout,请输入,name,workHours,;,accumPay,=,hourlyRate,*,workHours,;,/,计算月薪，按小时计酬,cout,“,兼职技术人员,”,name,“,编号,“,individualEmpNo,“,本月工资,”,accumPay,endl,;,void,technician:displayStatus,(),cout,“,兼职技术人员,”,name,“,编号,”,individualEmpNo,级别为,grade,级，已付本月工资,accumPay,endl,;,43,salesman:salesman,(),CommRate,=0.04;/,销售提成比例,4,void,salesman:pay,(),cout,请输入,namesales;,accumPay,=sales*,CommRate,;/,月薪销售提成,cout,推销员,name,编号,individualEmpNo,本月工资,accumPay,endl,;,void,salesman:displayStatus,(),cout,推销员,name,编号,individualEmpNo,“,级别为,”,grade,“级，已付本月工资,”,accumPay,endl,;,44,manager:manager,(),monthlyPay,=8000;/,固定月薪,8000,元,void manager:pay(),accumPay,=,monthlyPay,;/,月薪总额即固定月薪数,cout,经理,name,编号,individualEmpNo,本月工资,accumPay,endl,;,void manager:,displayStatus,(),cout,经理,name,编号,individualEmpNo,“,级别为,”,grade,“,级，已付本月工资,”,accumPay,endl,;,45,salesmanager,:,salesmanager,(),monthlyPay,=5000;,CommRate,=0.005;,void,salesmanager,:pay(),cout,“,请输入,”,employee:namesales;,accumPay,=,monthlyPay+CommRate,*sales;/,月薪固定月,薪十销售提成,cout,销售经理,name,编号,individualEmpNo,本月工资,accumPay,endl,;,void,salesmanager:displayStatus,(),cout,销售经理,name,编号,individualEmpNo,“级别为,”,grade,“,级，已付本月工资,”,accumPay,endl,;,46,int,main(),manager m1;,technician t1;,salesmanager,sm1;,salesman s1;,employee*emp4=,/,用指针数组存放各个对象的地址,for(,int,i=0;i pay();/,显示月薪,empi,-,displayStatus,();/,显示人员信息,return 0;,47,本章主要内容,多继承如何工作,继承的模糊性（二义性问题）,虚基类,多继承的构造顺序,保护继承与私有继承,48,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；,；,49,多继承时的构造函数,当基类中定义有默认形式的构造函数或未定义构造函数时，派生类构造函数的定义中可以省略对基类构造函数的调用，也可以不定义，全采用默认形式构造函数。,当基类定义有带形参的构造函数时，派生类也应定义构造函数，提供将参数传递给基类构造函数的途径。,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。,51,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；,；,52,举例,#include,class B1,public:B1(int i),cout,“,Constructing B1,”,i,endl,;,;,class B2,public:B2(int j),cout,“,Constructing B2,”,j,endl,;,;,class B3,public:B3(),cout,“,Constructing B3*,”,endl,;,;,class,C:public,B2,public B1,public B3 /,派生类,public:,C(int,a,int,b,int,c,int,d):,B1(a),memB2(d),memB1(c),B2(b),private:B1 memB1;,B2 memB2;,B3 memB3;,;,void main(),C obj(1,2,3,4);,调用顺序：,先按派生类声明时基类的顺序调用基类的构造函数：,B2,、,B1,、,B3,；,再按成员对象定义的顺序，调用成员对象的构造函数：,B1,、,B2,、,B3,程序运行结果：,Constructing B22,Constructing B11,Constructing B3*,Constructing B13,Constructing B24,Constructing B3*,55,多重继承带有虚拟基类的顺序,构造对象的规则需要扩展以控制多重继承。构造函数按下列顺序被调用：,(1),任何虚拟基类的构造函数按照它们被继承的顺序构造；,(2),任何非虚拟基类的构造函数按照它们被继承的顺序构造；,(3),任何成员对象的构造函数按照它们声明的顺序调用；,(4),类自己的构造函数。,56,class OBJ1,public:,OBJ1(),cout,OBJ1n;,;,class OBJ2,public:,OBJ2(),cout,OBJ2n;,;,57,class Base1,public:,Base1(),cout,Base1n;,;,class Base2,public:,Base2(),cout,Base2n;,;,class Base3,public:,Base3(),cout,Base3n;,;,class Base4,public:,Base4(),cout,Base4n;,;,58,class Derived:public Base1,virtual public Base2,public Base3,virtual public Base4,public:,Derived():Base4(),Base3(),Base2(),Base1(),obj2(),obj1(),cout,Derived ok.n;,protected:,OBJ1,obj1,;,OBJ2,obj2,;,;,void main(),Derived,aa,;,cout,在语言中实现多继承并不容易，这主要是编译程序问题，还有模糊性问题。建议你如果可能，在进一步阅读有关参考书之前，尽量避免用多重继承。单个继承提供了足够强大的功能，不一定非用多重继承不可。我们应先学会阅读一些商品化的类库源程序中有关多重继承的部分，因为那些都是经过测试的安全代码。,61,本章主要内容,多继承如何工作,多继承的构造顺序,继承的模糊性（,二义性问题）,虚基类,继承的访问控制,保护继承与私有继承,62,继承可以公共继承，也可保护继承和私有继承。对于不同的继承方式，其访问控制是不同的,63,我们在前面讨论的类的继承关系都是公共继承的。在公共继承的类中，基类的每个成员在子类中保持同样的访问方式。即在基类中为,public,的成员，子类中可以访问之，并据为,public,的；基类中为,protected,的成员，子类中也可访问之，并据为,protected,的；基类中为,private,的成员，在子类中不能访问之，这就像在应用程序中不能访问类中私有成员一样。,下面的例子中的代码，是对上表的一个解释：,64,class Base,public:,int,m1;,protected:,int,m2;,private:,int,m3;,;,class,PrivateClass:private,Base /,私有继承,public:,void test(),m1=1;/ok,：将,m1,据为,private,m2=2;/ok,：将,m2,据为,private,m3=3;/,不可访问,;,65,class,DerivedFromPri:public,PrivateClass,public:,void test(),m1=1;/,不可访问基类的私有成员,m2=2;/,不可访问,m3=3;/,不可访问,;,class,ProtectedClass:protected,Base /,保护继承,public:,void test(),m1=1;/ml,据为,protected,m2=2;/m2,据为,protected,m3=3;/,不可访问,;,66,class,DerivedFromPro:public,ProtectedClass,public:,void test(),m1=1;/ml,仍为,protected,m2=2;/m2,仍为,protected,m3=3;/,不可访问,;,class,PublicClass:public,Base /,公共继承,public:,void test(),m1=1;/ml,为,public,m2=2;/m2,为,protected,m3=3;/,不可访问,;,67,class,DerivedFromPub:public,PublicClass,public:,void test(),m1=1;/ml,仍保持为,public,m2=2;/m2,仍保持为,prOtected,m3=3;/,不可访问,;,68,void main(),PrivateClass,priObj,;,priObj.m1=1;/error,priObj.m2=2;,error,priObj.m3=3;,error,ProtectedClass,proObj,;,proObj.m1=1;/error,proObj.m2=2;/error,proObj.m3=3;/error,PublicClass,pubObj,;,pubObj.m1=1;,pubObj.m2=2;/error,pubObj.m3=3;/error,69,类,Base,包括三个成员,m1,，,m2,，,m3,，分别定义为,public,，,protected,，,private,。,Base,作为,PrivateClass,，,ProtectedClass,，,PublicClass,三个类的基类，这三个类分别用私有、保护和公共继承派生。,于是在这三个类中，数据成员的性质发生了变化：私有继承时，基类中不管是公有的，还是保护的或者为私有的，一律在子类中变成私有成员。保护继承时，基类中公共和保护的成员在子类中变成保护的，而基类中私有的成员在子类中变成私有的。公共继承时，基类中为公共、保护和私有的成员在子类中仍保持为公共、保护和私有的。,70,m3,是私有的，它只能被,Base,访问，不能被派生类和非成员函数访问。在所有的,test(),函数中引用,m3,时将报错。,m1,和,m2,对直接从,Base,派生的类都可以访问。所以由,Private,Class:test,(),，,ProtectedClass:test,(),和,PublicClass:test),引用这两个成员是允许的。,PrivateClass,类私有继承,Base,，这意味着,m1,和,m2,对,PrivateClass,中的成员现在可以私有访问。因而不能被像,DerivedFromPri,一样由,PrivateClass,直接派生的类访问。,ProtectedClass,类被保护地继承,Base,，这使得,m1,和,m2,都被保护。对,ProtectedClass:test,(),和,DerivedFromPro:test,(),这两个成员都是可访问的。,71,PublicClass,类公共继承,Base,。在,PublicClass,中三个成员都保持它们在,Base,中的访问特性。,如果不标明继承为公共还是保护或者私有，则默认的继承是私有。但最好不要依赖默 认，如果把继承类型表示清楚，则程序的可读性会更好。,在单个类中，,protected,和,private,没有什么区别。,但在继承关系中，基类的,private,成员不但对应用程序隐藏，甚至对派生类也隐藏。而基类的保护成员则只对应用程序隐藏，而对派生类则毫不隐瞒。,72,本章主要内容,多继承如何工作,多继承的构造顺序,继承的模糊性（,二义性问题）,虚基类,继承的访问控制,保护继承与私有继承,73,一个私有的或保护的派生类不是子类，因为非公共的派生类不能做基类能做的所有的 事。例如，下面的代码定义了一个私有继承基类的类,74,class Animal,public,：,Animal(),void,eat()cout,eatn,；,；,class Giraffe,：,private,Animal,public,；,Giraffe(),void,StrechNeck(double)cout,strech,neck n,；,class Cat,：,public Animal,Cat(),Void,Meaw()cout,meawn,；,；,75,void,Func(Animal,&an),an.eat,(),；,void main(),Cat,dao,；,Giraffe,gir,；,Func(dao,)Func(gir,),；,error,76,函数,Func,(),要用一个,Animal,类型的对象，但调用,Func(dao,),实际上传递的是,Cat,类的对象。因为,Cat,是公共继承,Animal,类，所以,Cat,类对象拥有,Animal,的所有成员的使用。,Animal,对象可以做的事，,Cat,对象也可以做。,但是，对于,gir,对象就不一样。,Giraffe,类私有继承了,Animal,类，意味着对象,gir,不能直接访问,Animal,类的成员。其实，在,gir,对象空间中，包含有,Animal,类的对象，只是无法让其公开访问。,77,例如，下面的代码中，,Giraffe,继承了,Animal,类，,Giraffe,的成员函数可以访问像,Animal,对象那样访问其,Animal,成员：,78,class Animal,public:,Animal(),void eat(),cout,eat.n;,;,class Giraffe:,private,Animal,public:,Giraffe(),void,StretchNeck,(),cout,stretch neck.n;,void take(),eat();,/ok,;,79,void,Func(Giraffe,&an),an.take,();,void main(),Giraffe,gir,;,girStretchNeck,();,Func(gir,);/ok,运行结果为：,stretch neck,eat,80,保护继承与私有继承类似，继承之后的类相对于基类来说是独立的；保护继承的类对,象，在公开场合同样不能使用基类的成员,81,class Animal,public,：,Animal(),void,eat()cout,eatn,；,；,class Giraffe,：,protected Animal,Giraffe(),void,StrechNeck(double)cout,strechneckn,；,void take(),eat(),；,ok,；,void main(),Giraffe,gir,；,gir.eat,(),；,error,gir.take,(),；,ok,gir.StretchNeck,(),；,82,派生类的三种继承方式小结：,公有继承,public),、私有继承,(private),和保护继承,(protected),是常用的三种继承方式。,83,1,对于公有继承方式：,在公有继承时，派生类的对象可以访问基类中的公有成员；派生类的成员函数可以访问基类中的公有成员和保护成员。,2,对于私有继承方式：,在私有继承时，基类的成员只能由直接派生类访问，而无法再往下继承。,3,对于保护继承方式：,在保护继承时，基类的成员也只能由直接派生类访问，而无法再往下继承,