3、【C++】繼承/多型
面向物件的三個基本特徵是:封裝、繼承、多型。其中,封裝可以隱藏實現細節,使得程式碼模組化;繼承可以擴充套件已存在的程式碼模組(類);它們的目的都是為了——程式碼重用。而多型則是為了實現另一個目的——介面重用!
封裝:將一類事物所共有的屬性和行為方法進行總結,封裝在一個類中。該類的形成過程稱為封裝,該封裝的類例項化的物件具有類的所有屬性和行為方法。
封裝的類的內部按照訪問限定符可以分為:(public:)公有部分、(protected:)保護部分、(private:)私有部分。
一、繼承
1、簡介
面向物件程式設計中最重要的一個概念是繼承。繼承允許我們依據另一個類來定義一個類,這使得建立和維護一個應用程式變得更容易
當建立一個類時,您不需要重新編寫新的資料成員和成員函式,只需指定新建的類繼承了一個已有的類的成員即可。這個已有的類稱為基類,新建的類稱為派生類。
2、分類
繼承分為:公有繼承 、 保護繼承 、 私有繼承。
(1)公有繼承: (格式: class Derived:public Base)
父類的共有部分繼承到子類的公有部分,父類的保護部分繼承到子類的保護部分,父類的私有部分繼承到子類的私有部分(父類的私有部分在子類不可訪問)。
(2)保護繼承: (格式: class Derived:protected Base)
父類的共有部分繼承到子類的保護部分,父類的保護部分繼承到子類的保護部分,父類的私有部分繼承到子類的私有部分(父類的私有部分在子類不可訪問)。
(3)私有繼承: (格式: class Derived:private Base)
父類的所有都繼承到子類的私有部分,父類的私有部分在子類不可訪問。
注意:不管何種型別的繼承關係,父類私有成員到子類中都不能被訪問。
3、例項
(1)公開繼承
#include <iostream>
using namespace std;
//基類A
class A
{
public:
int a;
int geta ()
{
a = 300;
return a;
}
/*保護型別成員在本類和子類中可以訪問*/
protected:
int b;
private:
int c;
};
//派生類B
class B:public A//公開繼承
{
public:
void getb()
{
b = 200;
}
void show()
{
cout << b << endl;
}
void showa()
{
cout<< a<<endl;
}
};
/*關鍵在於如何設定介面,成功合理的訪問到各種型別的資料*/
int main(){
B pex;
/*公開繼承public成員依舊是public,所以可以類外訪問*/
pex.a = 100;
/*b是保護型別成員,可以通過設定public介面來訪問*/
pex.getb();
pex.show();
/*隱藏成員的問題,怎麼訪問到隱藏的成員*/
pex.geta();
pex.showa();
//A a = pex;//子類型別賦給了父類型別
//a.geta();
//cout << a.a << endl;
}
(2)私有繼承
/*私有繼承下的許可權變化,關鍵是設定合理的介面訪問 父類中的各種型別的資料成員*/
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
void showa()
{
cout << "this is showa()" << endl;
}
protected:
void showb()
{
cout << "this is showb" << endl;
}
public:
void showc()
{
cout << "this is showc" << endl;
}
void geta()
{
//設定合理的介面訪問A中的私有資料
showa();
}
};
class B:private A//私有繼承
{
public:
void show()
{
showc();
showb();
geta();
}
};
int main()
{
B b;
//A a = b;對比公開繼承,對比一下
b.show();
}
4、友元類
突破成員訪問許可權,可以設定合理的訪問介面,也可以使用友元類。下面我們看一下,友元類的使用:
/*友元類*/
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
int x;
int y;
public:
A():x(10),y(123){}
/*B,C宣告為A的友元類之後,可以訪問到父類的所有型別成員*/
friend class B;
friend class C;
};
class B:public A
{
public:
void show()
{
cout << x << "---" << y << endl;
}
};
class C
{
public:
void show()
{
A a; c
out <<a.x<< "---" << a.y << endl;
}
};
int main()
{
B b;
b.show();
C c;
c.show();
}
5、繼承中的建構函式、解構函式、過載賦值運算子和拷貝建構函式
建構函式和解構函式是不能被繼承的,但是可以被呼叫。並且子類一定會呼叫父類的建構函式;
子類建立物件時,首先呼叫父類的建構函式,再呼叫子類自己的建構函式;子類建立的物件被釋放時,先呼叫子類自己的解構函式,再呼叫父類的解構函式
/*繼承中建構函式和解構函式的呼叫:建構函式和解構函式不可以
被繼承,但是可以被呼叫,而且子類肯定會呼叫父類的建構函式
和解構函式。這種機制可以很自然的用於訪問父類的私有成員*/
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
int x;
public:
A(int x = 0):x(x)
{
cout <<"A()構造"<<endl;
cout << x << endl;
}
~A()
{
cout << "~A()" << endl;
}
int _get()
{
return x;
}
};
class B:public A
{
public:
/*在初始化引數列表中可以指定呼叫父類的建構函式,
指定呼叫建構函式並且給 父類中的私有成員賦值*/
/*注意:子類預設呼叫父類的無參構造,如果下面的程式碼沒有:A(100),
則會呼叫無參構造,但是父類無參構造 被註釋掉,所以會出錯*/
B():A(100)
{ //x = 200; //A(100);
cout << "B()" << endl;
}
//訪問有參構造的方式,理解這種方式的作用
/*注意,這種機制下的建構函式所賦的值是賦到了子類中的資料x中,
而父類中的x仍然為0*/
~B()
{
cout << "~B()" << endl;
}
int getbx()
{
return _get();
}
};
int main()
{
A a;//構建A物件,此時A類構造被呼叫,並打印出了值
B b;//B類為無參構造,首先呼叫了A的構造,在呼叫B的構造
//列印a物件中的x成員
cout <<a._get()<<endl;//a物件中的x為0
//列印b物件中的x
cout << b.getbx()<<endl;//是100
/*一層一層的退,先呼叫b的析構,在呼叫a的析構*/
}
拷貝建構函式和賦值運算子函式也不能被繼承:在子類不提供拷貝構造和賦值運算子時,子類預設呼叫父類的賦值運算子和拷貝建構函式。但子類一旦提供拷貝構造和賦值運算子函式則不再呼叫父類拷貝構造和賦值運算子函式。
#include <iostream>
using namespace std;
/*系統一旦提供建構函式,系統預設的建構函式將被回收
記住,拷貝構造也是建構函式*/
class A
{
int arr;
public: A(){}
//A(int x = 0):arr(x){}
A(const A& a)
{
cout << "父類拷貝構造" << endl;
}
void operator=(const A& a)
{
cout << "父類賦值運算子函式" << endl;
}
};
/*有指標型別的成員時,採用預設機制就麻煩了*/
class B:public A
{
//int * pi;
public:
B(){}
B(const B& b):A(b)
{
//子類中提供了拷貝建構函式將不再呼叫父類的拷貝構造
cout << "子類拷貝構造" << endl;
}
void operator=(const B& b)
{
A::operator=(b); //呼叫父類的拷貝建構函式的機制
cout << "子類賦值運算子函式"<< endl;
}
};
int main()
{
B a;
B b = a;
B c;
c = a;
}
6、名字隱藏機制
名字隱藏機制:子類中如果定義了和父類中同名的資料,這些資料包括成員變數和成員函式。則會把父類中的資料隱藏掉。
注意:只要名字相同,計算返回值或者形參列表不同,也會被隱藏。隱藏不代表就沒有了,可以通過類名作用域::訪問到被隱藏的成員。
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
int x;
int show()
{
cout << "show A" << endl;
return 0;
}
A()
{
x=20;
}
A(int x):x(x)
{
cout << "show A(int x)" << endl;
}
void shouu()
{
cout <<"shouu()"<<endl;
}
};
class B:public A
{
public:
int x;
int y;
B()
{
cout << "B()" << endl;
}
void show()
{
cout << "show B" << endl;
//A::show();
}
};
int main()
{
B b;
b.shouu();
//cout << b.x << endl;
//cout << b.A::x << endl; //突破名字隱藏機制
//int c = b.show();被隱藏,無法訪問
//b.A::show();
}
7、多繼承和函式重寫
多繼承是c++特有的語法機制,表現為一個子類有多個直接的父類。
#include <iostream>
using namespace std;
class phone
{
double price;
public:
//phone();
phone(double price = 15):price(price)
{
cout << "phone" << endl;
}
~phone()
{
cout << "~phone" << endl;
}
void call()
{
cout << "use calling" << endl;
}
double getprice()
{
return price;
}
};
class MP3
{
double price;
public:
MP3(double price = 20):price(price)
{
cout << "MP3" << endl;
}
~MP3()
{
cout << "~MP3" << endl;
}
void play()
{
cout << "use to listening music" << endl;
}
double getprice()
{
return price;
}
};
class vedio
{
double price;
public:
vedio(double price = 0):price(price)
{
cout << "vedio" << endl;
}
~vedio()
{
cout << "~vedio" << endl;
}
void vcd()
{
cout << "watch vedio" << endl;
}
double getprice()
{
return price;
}
};
/*多繼承*/
class iphone:public phone,public MP3,public vedio
{
public:
double getprice()
{
return phone::getprice() + MP3::getprice() + vedio::getprice();
}
};
int main()
{
iphone iphone6;
//cout << sizeof(iphone) << endl;
cout << iphone6.MP3::getprice() << endl;
cout << iphone6.phone::getprice() << endl;
//用名字隱藏機制解決多分資料同名衝突的問題
cout << iphone6.getprice() << endl;
}
多繼承遇到的問題:上面的程式碼用sizeof就可以看到,子類在多繼承的時候會多次複製頂層資料,而我們期望的是price這個成員只需要複製一份就可以了,因為多餘的複製是無意義的。首先採用頂層抽象的方式,將三個父類抽象到更高的層面上。
#include <iostream>
using namespace std;
/*抽象到更高層的類中*/
class product
{
double price;
public:
double getprice()
{
return price;
}
product(double price = 0):price(price)
{
cout <<"product"<<endl;
}
};
class phone:public product{
public:
//phone();
phone(double price = 15):product(price)
{
cout << "phone" << endl;
}
~phone()
{
cout << "~phone" << endl;
}
void call()
{
cout << "use calling" << endl;
}
};
class MP3:public product
{
public:
MP3(double price = 20):product(price){cout << "MP3" << endl;}
~MP3(){cout << "~MP3" << endl;}
void play(){ cout << "use to listening music" << endl; }
};
class vedio:public product{
public:
vedio(double price = 0):product(price){cout << "vedio" << endl;}
~vedio(){cout << "~vedio" << endl;}
void vcd(){ cout << "watch vedio" << endl; }
};
class iphone:public phone,public MP3,public vedio
{
};
int main()
{
iphone iphone6;
//cout << iphone6.getprice() << endl;同樣會產生衝突的問題
//cout << sizeof(iphone) << endl;
cout << iphone6.MP3::getprice() << endl;
cout << iphone6.phone::getprice() << endl;
//直接呼叫產生衝突問題,編譯器不知道該呼叫哪一個
//cout << iphone6.getprice() << endl;
}
上面的程式碼中,product的建構函式 被呼叫了三次,因為這種繼承是一級一級的來的,構造子類的時候找父類,發現父類還有父類,就去呼叫爺爺類的建構函式,三次繼承,三次呼叫。
這種繼承方式構成了一種菱形或者鑽石型的繼承,叫做菱形繼承或者鑽石繼承,但鑽石繼承並沒有實際解決資料多次複製的問題,為了解決菱形繼承,c++提出了虛繼承。虛繼承就是在繼承的時候加上virtual關鍵字修飾即可。虛繼承對於共同的成員父親類從爺爺類那裡繼承來的,這裡為double price,子類直接越級訪問,直接從爺爺類那裡繼承price。
/*類中也會有對齊和補齊*/
#include <iostream>
using namespace std;
/*抽象到更高層的類中*/
class product
{
int price;
public:
int getprice(){ return price; }
product(double price = 0):price(price){cout << "product" << endl;
}
};
//C++ 虛繼承
class phone:virtual public product
{
public:
//phone();
phone(double price = 15):product(price){cout << "phone" << endl;}
~phone(){cout << "~phone" << endl;}
void call(){ cout << "use calling" << endl; }
};
class MP3:virtual public product
{
public:
MP3(double price = 20):product(price){cout << "MP3" << endl;}
~MP3(){cout << "~MP3" << endl;}
void play(){ cout << "use to listening music" << endl; }
};
class vedio:virtual public product
{
public:
vedio(double price = 0):product(price){cout << "vedio" << endl;}
~vedio(){cout << "~vedio" << endl;}
void vcd(){ cout << "watch vedio" << endl; }
};
class iphone:virtual public phone,virtual public MP3,virtual public vedio
{
public:
iphone(int m = 0
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