05-C++ 类和对象-继承

news2024/11/25 20:35:35

类与对象-03

继承与派生

1. 继承的概念

c++最重要的特征是代码重用，通过继承机制可以利用已有的数据类型，来定义新的数据类型，新的类不仅拥有旧类的成员，还拥有新定义的成员。

一个 B 类继承于 A 类，或称从类 A 派生类 B。这样的话，类 A 成为基类（父类），类 B 成为派生类（子类）。

派生类中的成员，包含两大部分：

  • 一类是从基类继承过来的，
  • 一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

2. 继承的优点

1）减少重复的代码，减轻程序整体的体量。

2）继承的好处，可以将共性的内容封装成一个基类(父类)，遇到专项业务时，可以扩展基类变为一个新类，在新类中重点扩展功能。

3. 继承的语法

class 子类:继承方式 父类名
{ 
	子类新增自己的数据和方法；
};

4. 继承方式

  • public(推荐)：子类将 原封不动的继 承父类成员，但是 不能直接访问 父类 私有的成员

  • protected：子类 将 继承到 父类的成员 转换为 protected修饰的成员，但是 不能直接访问 父类 私有的成员

  • private：子类将 继承到 的 所有父类成员 转换为 私有的成员，但是 不能直接访问 父类 私有的成员

在这里插入图片描述

示例1：public 

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    int a;
    void testA()
    {
        cout << "testA" << endl;
    }
};
class B:public A
{
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    B b;
    b.a = 10;
    b.testA();  //testA
    return 0;
}

示例2：protected ，若是protected继承，父类中的public将变为 protected，只能在当前类或子类中使用。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    int a;
    void testA()
    {
        cout << "testA" << endl;
    }
};
class B:protected A
{
public:
    void testB()
    {
        cout << a << endl;
        testA();
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    B b;
    //此时是protected继承，父类中的public将变为 protected，只能在当前类或子类中使，
    //所以下面报错
    //b.a = 10;//报错
    //b.testA();//报错
    b.testB(); //93 testA
    return 0;
}

5. 注意

  1. 子类可以继承父类所有成员，但是父类私有成员不可访问
  2. 子类 不能继承父类 的 构造函数、拷贝构造、析构函数，但是子类中可以调用
  3. 子类可以多继承
  4. 子类在 创建对象 时会 调用父类构造函数，如果 没有明确 写出 调用的父类构造 函数，默认调用 父类无参构造 ，此时如果父类 没有无参构造，程序报错
  5. 子类调用父类构造函数，在 子类构造函数后使用初始化列表方式调用父类构造函数
  6. operator=不能被继承

示例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Anim{
private:
    char type[50];
    int age;
    char sex[10];
public:
    Anim(){
        cout << "Anim无参构造" << endl;
    }
    Anim(char *type,char *sex,int age)
    {
        strcpy(this->type,type);
        strcpy(this->sex,sex);
        this->age = age;
        cout << "Anim有参构造" << endl;
    }
    Anim(const Anim& anim)
    {
        strcpy(this->type,anim.type);
        strcpy(this->sex,anim.sex);
        this->age = anim.age;
    }
    void setType(char *type)
    {
        strcpy(this->type,type);
    }
    char* getType()
    {
        return type;
    }
    void setSex(char *sex)
    {
        strcpy(this->sex,sex);
    }
    char* getSex()
    {
        return sex;
    }
    void setAge(int age)
    {
        this->age = age;
    }
    int getAge()
    {
        return age;
    }
};
class A{

};
//3、子类可以多继承
class Yang:public Anim,public A
{
public:
    Yang(){}

    //5、初始化列表调用父类构造函数
    Yang(char *type,char *sex,int age):Anim(type,sex,age){

    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    //Yang y;
    //1、子类可以继承父类所有成员，但是父类私有成员不可访问
    //y.age;
    //2、子类不能继承父类的构造函数,拷贝构造,析构函数
    //Yang y("绵羊","公",18); //Anim有参构造
    //4、创建子类对象时会调用父类构造函数
    //默认调用父类无参构造
    //Yang y;
    //如果子类构造函数在初始化列表中指定调用父类的构造函数
    //那么就不会默认调用父类无参构造
    //Yang y("山羊","公",3);
    //如果父类中没有无参构造,子类没有明确写出调用父类构造函数
    //此时子类将调用父类无参构造,但是父类没有无参构造
    //程序报错
    Yang y;
    return 0;
}

6. 构造与析构的执行顺序

继承中的构造和析构：

  • 子类对象在创建时会首先调用父类的构造函数
  • 父类构造函数执行完毕后，才会调用子类的构造函数
  • 当父类构造函数有参数时，需要在子类初始化列表(参数列表)中显示调用父类构造函数
  • 析构函数调用顺序和构造函数相反

在这里插入图片描述

示例1：子类继承父类

#include <iostream>

using namespace std;
class A{
public:
    A(){
        cout << "A的构造函数" << endl;
    }
    ~A(){
        cout << "A的析构函数" << endl;
    }
};
class B:public A{
public:
    B(){
        cout << "B的构造函数" << endl;
    }
    ~B(){
        cout << "B的析构函数" << endl;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    B b;
    return 0;
}
//A的构造函数
//B的构造函数
//B的析构函数
//A的析构函数

示例2：子类继承父类，该子类中还要其他类的成员

#include <iostream>

using namespace std;
class A{
public:
    A(){
        cout << "A的构造函数" << endl;
    }
    ~A(){
        cout << "A的析构函数" << endl;
    }
};
class C{
public:
    C(){
        cout << "C的构造函数" << endl;
    }
    ~C(){
        cout << "C的析构函数" << endl;
    }
};
class B:public A{
private:
    C c;
public:
    B(){
        cout << "B的构造函数" << endl;
    }
    ~B(){
        cout << "B的析构函数" << endl;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    B b;
    return 0;
}
//A的构造函数
//C的构造函数
//B的构造函数
//B的析构函数
//C的析构函数
//A的析构函数

7. 继承中父子类成员重名

7.1 成员变量重名

调用方式：

  • 操作子类成员变量：子类对象.成员变量名
  • 操作父类提供的成员变量：子类对象.父类名::成员变量名

示例：

#include <iostream>

using namespace std;
class Basic{
public:
    int x;
    int y;
    Basic(int x):x(x){}
};
class Son:public Basic{
public:
    int x;
    //子类构造函数中必须调用父类构造函数
    //默认调用父类无参构造
    Son(int x1, int x2):Basic(x1){
        this->x = x2;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Son son(10,100);
    //当父子类成员变量重名时
    //此时子类对象中有两个名称相同的变量
    //1个是继承父类的
    //1个是子类特有的
    //获取子类特有的该变量
    cout << son.x << endl;//100
    //获取父类提供的x变量
    cout << son.Basic::x << endl;//10
    //没有重名的成员直接获取
    cout << son.y << endl; //随机数
    return 0;
}
7.2 成员函数重名

概念：

  • 子类成员函数名 与 父类成员函数名 重名，此时 子类该函数就是对父类名为该函数名的函数进行 重定义。
  • 重定义
    • 继承关系中
    • 子类函数名与父类函数名相同
  • 特点：屏蔽父类该函数

调用方式：

  • 操作子类成员 函数：子类对象.成员函数名(实参列表)
  • 操作父类提供的成员函数：子类对象.父类名::成员函数名(实参列表)

示例：

#include <iostream>

using namespace std;
class Fu{
public:
    void test(){
        cout << "fu test()" << endl;
    }
    void test(int a){
        cout << "fu test(int)" << endl;
    }
    void test(int a, int b){
        cout << "fu test(int, int)" << endl;
    }
    void fun01(){
        cout << "fu fun01()" << endl;
    }
};
class Zi:public Fu{
public:
    void test(){
        cout << "zi test()" << endl;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Zi zi;
    //当父子类函数名重名时
    //子类调用重名函数,默认调用的是子类自己的函数
    zi.test();      //zi test()
    //子类调用继承于父类的 重名函数
    zi.Fu::test();  //fu test()
    zi.Fu::test(1);  //fu test(int)
    zi.Fu::test(10,20);  //fu test(int, int)

    //子类调用继承于父类的 非重名函数
    zi.fun01();     //fu fun01()
    return 0;
}

8. 多继承

概念：一个子类继承与 多个父类

语法：

class 子类名:继承方式1 父类1, 继承方式2 父类2, ...
{
	子类特有成员
}

父类构造顺序:

  • 子类对象创建时，按继承 编写的顺序 依次执行父类对象构造，与子类构造函数后初始化列表中的顺序无关

示例1：

#include <iostream>

using namespace std;
class A{
public:
    int x;
    A(int a):x(a){}
};
class B{
public:
    int x;
    B(int a):x(a){}
};
class C:public A,public B
{
public:
    int x;
    C(int a,int b,int c):x(a),A(b),B(c){}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    C c(1,2,3);
    //获取c类中的x
    cout << c.x << endl;    //1
    //获取c类中继承与A类的x
    cout << c.A::x << endl; //2
    //获取c类中继承与B类的x
    cout << c.B::x << endl; //3
    return 0;
}

示例2：

#include <iostream>

using namespace std;
class A{
    public:
    A(){
        cout << "A的构造函数" << endl;
    }
    ~A(){
        cout << "A的析构函数" << endl;
    }

};
class B{
    public:
    B(){
        cout << "B的构造函数" << endl;
    }
    ~B(){
        cout << "B的析构函数" << endl;
    }
};
class C:public B,public A{
    public:
    C():A(),B(){
        cout << "C的构造函数" << endl;
    }
    ~C(){
        cout << "C的析构函数" << endl;
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    C c;
    return 0;
}
//B的构造函数
//A的构造函数
//C的构造函数
//C的析构函数
//A的析构函数
//B的析构函数

9. 菱形继承(了解)

概念：

A的子类A1与A2

B类多继承A1与A2类

此时这种关系称为菱形继承

注意：

  • 菱形继承会导致子类用于多份祖先数据，当孙子类调用成员(函数或数据)时，会产生二义性。
  • 如:
    • A类中提供num成员变量
    • A1与A2类属于A的子类,，那么A1与A2类将各自拥有一份num
    • B作为A1与A2的子类，那么 B将拥有两个num

在这里插入图片描述

示例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Anim{
public:
    char name[50];
    Anim(char *name)
    {
        strcpy(this->name, name);
    }
};
class Yang:public Anim{
public:
    Yang(char *name):Anim(name)
    {

    }
};
class Tuo:public Anim{
public:
    Tuo(char *name):Anim(name)
    {

    }
};
class YangTuo:public Yang, public Tuo{
public:
    YangTuo(char *name01, char *name02):Yang(name01),Tuo(name02)
    {

    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    YangTuo yt("tom", "jerry");
    cout << yt.Yang::name << endl;  //tom
    cout << yt.Tuo::name << endl;   //jerry
    
    cout << &(yt.Yang::name) << endl;   //0x61fe2c
    cout << &(yt.Tuo::name) << endl;    //0x61fe5e

    return 0;
}

菱形继承类布局：

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

10. 虚继承

概念：使用 virtual修饰继承关系

语法：

class 子类名:virtual 继承关系 父类名
{

};

解决问题：

解决菱形继承的调用二义性，多个类只保存一份相同数据

如:

  • A类中提供num成员变量
  • A1与A2类属于A的子类，那么A1与A2类将各自拥有一份num
  • B作为A1与A2的子类，那么B将拥有两个num，此时调用num会出现二义性
  • 所以只能虚继承使其存储一个num.

示例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
class Anim{
public:
    char name[50];
    Anim(char *name)
    {
        strcpy(this->name, name);
    }
};
class Yang:virtual public Anim{
public:
    Yang(char *name):Anim(name)
    {

    }
};
class Tuo:virtual public Anim{
public:
    Tuo(char *name):Anim(name)
    {

    }
};
class YangTuo:public Yang, public Tuo{
public:
    YangTuo(char *name01, char *name02):Anim(name01),Yang(name01),Tuo(name02)
    {

    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    YangTuo yt("tom", "jerry");
    cout << yt.Yang::name << endl;  //tom
    cout << yt.Tuo::name << endl;   //tom

    cout << &(yt.Yang::name) << endl;   //0x61fe5c
    cout << &(yt.Tuo::name) << endl;    //0x61fe5c
    return 0;
}

虚继承类布局：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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