【跟学C++】面向对象三大特征——继承(Study20)

news2024/11/14 14:59:42

文章目录

    • 1、了解继承
    • 2、基类与派生类(父类与子类)
      • 2.1、概念
      • 2.2、案例展示
    • 3、构造顺序与析构顺序
    • 4、继承种类
      • 4.1、私有继承
      • 4.2、保护继承
      • 4.3、多继承
    • 5、总结

 ============================ 【说明】 ===================================================
  大家好，本专栏主要是跟学C++内容，自己学习了这位博主【 AI菌】的【C++21天养成计划】，讲的十分清晰，适合小白，希望给这位博主多点关注、收藏、点赞。
  主要针对所学内容，通过自己的理解进行整理，希望大家积极交流、探讨，多给意见。后面也会给大家更新，其他一些知识。若有侵权，联系删除！共同维护网络知识权利！
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1、了解继承

  关于继承，用一个简单通俗的案例说明：大家都知道飞机，那么飞机的种类有太多。
  飞机都有起飞、降落、飞行等功能，但是不同种类的飞机也有差异，如果用C++以最简单的方式来模拟不同飞机，该如何去做？

  之前介绍过类的思想，我们自然可以想到声明两个类。其中飞机Plane类里实现飞机的所有属性，指定飞机类中实现指定飞机的所有属性。
  这种方法虽然有效，但是有些属性会在上每个类中重复实现，比如刚刚所说的起飞、降落、飞行等。因此，提出了一种更有效的方案，即继承。

  继承：在基类中实现所有通用的功能，从同一个基类可以派生出相似的类，并且在每个派生类中单独实现其特有的属性，从而让每个类都独一无二。

  

2、基类与派生类(父类与子类)

2.1、概念

   基类与派生类就如括号内所言：父类与子类。

  从图中可以看出，这三个派生类均继承于基类。其中，基类也可以称作超类(父类)；派生类也可以叫作子类。

基类派生类
鱼草鱼、鲈鱼、武昌鱼、鲤鱼等。
鸟麻雀、鹦鹉、燕子、乌鸦等。

  因此，基类和派生类的关系就一目了然：基类可看做是派生类的总称，它具有派生类最基本的属性。派生类是在基类上的进一步升华，具有自定义的属性和功能。

2.2、案例展示

  我们通过一个简单的案例先来了解下继承的相关流程与操作：

#include<iostream>
using namespace std;


//基类
class  Animal
{
public:
	bool riverAnimal;//水中动物

	//公有属性
	void Lift() {
		if (riverAnimal)
			cout << "Life in river!" << endl;
		else
			cout << "Life not in river!" << endl;

	}

};

//子类：鸟类
 class Bird: public Animal
{

public:
	Bird() {
		riverAnimal = false;

	}
 };

 //子类：鸭类
 class Duck : public Animal
 {
 public:
	 Duck() {

		 riverAnimal = true;
	 }

 };

 //子类：狗类
 class Dog : public Animal
 {
 public:
	 Dog() {

		 riverAnimal = false;
	 }

 };

int main() {

	Bird bird1;
	Duck duck1;
	Dog dog1;

	cout << "bird:";
	bird1.Lift();
	cout << "duck:";
	duck1.Lift();
	cout << "dog:";
	dog1.Lift();


	return 0;
}

3、构造顺序与析构顺序

  之前的文章中学习了构造顺序与析构顺序，了解了在实例化对象时，会自动调用类的构造函数；销毁对象时，会自动调用析构函数。

  关于构造顺序与析构顺序，可以回到这篇文章:【跟学C++】C++类与对象—构造函数—析构函数(Study10)

  问题：

  但是，如果Dog类是从Animal类派生而来的，创建Dog对象时，先调用Dog的构造函数还是Animal的构造函数?
  另外，实例化对象时，成员属性是在调用构造函数之前还是之后实例化?

  
  实际上，基类Animal在派生类Dog对象之前被实例化，因此，首先构造Dog对象的Animal部分, 这样实例化Dog部分时，成员属性就准备就绪，可以使用了。

  总的来说，在实例化派生类Dog对象时，会先实例化基类Animal的成员属性，再调用基类Animal的构造函数; 再实例化派生类Dog的成员属性，最后调用派生类Dog的构造函数。

  在实例化派生类对象时,构造顺序是：先实例化成员属性，再调用构造函数，自顶(基类)向下(派生类)完成。析构顺序是：自底(派生类)向顶(基类) ，调用析构函数。

  

4、继承种类

  上面介绍的都是公有继承，比较基础的内容，但是继承还有其他的种类，针对不同的需求，可以设置不同继承方式。

4.1、私有继承

  私有继承不同于公有继承，在指定派生类的基类时使用关键字private，其基本语法如下：

class Base{

//...基类成员属性与方法

};

class Derived : private Base{  //私有继承

//...派生类的成员属性与方法

};

  私有继承意味着在派生类的实例中，基类的所有公有成员和方法都是私有的，不能从外部访问。即：即使是Base类的公有成员方法也只能被派生类使用，而不能通过实例化派生类对象来使用它们。

  常见的私有继承案例：

基类派生类
MotorCar(汽车，汽车有发动机)
MoonSky(太空，太空有月亮)
AnimalZoo(动物园，动物园有动物)

  通过一个私有继承案例，了解一下：

#include <iostream>
using namespace std;

class Motor //基类 发动机
{
public:
	void SwitchIgnition()//点火开关
	{
		cout << "Ignition ON" << endl; //点火开关ON
	}
	void PumpFuel()//泵燃油
	{
		cout << "Fuel in cylinders" << endl;//气缸中的燃油
	}
	void FireCylinders()//消防气瓶
	{
		cout << "Vroooom" << endl;
	}
};

//子类 汽车
class Car:private Motor // 私有继承  
{
public:
	void Move()
	{
		SwitchIgnition();
		PumpFuel();
		FireCylinders();
	}
};

int main()
{
	Car myDreamCar;
	myDreamCar.Move();
	return 0;
}

   Car类使用关键字 private 私有继承了Motor类，Motor类中的成员方法(函数)只能被Car使用，不能被Car类的实例化对象使用。

   下面展示错误示例：

Car myDreamCar;
myDreamCar.SwitchIgnition();//不可以被Car类的实例化对象使用

4.2、保护继承

   保护继承与公有继承有一定的差异，再声明派生类继承基类的时候使用关键字protected，基本的语法如下：

class Base{

//...基类成员属性与方法

};

class Derived : protected Base{ //保护继承

//...派生类的成员属性与方法

};

   私有继承与保护继承的相似点：

    ● 保护继承也让派生类能够访问基类的所有公有和保护成员;
    ● 在继承层次结构外面，也不能通过派生类实例访问基类的公有成员。

   随着继承层次结构的加深，保护继承与私有继承也有不同之处：

class Derived2: protected Derived
{
// 派生类Derived2能够访问基类的所有公有和保护成员
};

   使用保护继承，派生类Derived2能够访问基类的所有公有和保护成员。这在私有继承中是不被允许的。

   通过下述案例来理解一下，RaceCar类保护继承了Car类，Car类保护继承了Motor类：

#include <iostream>
using namespace std;

class Motor //基类 发动机
{
public:
	void SwitchIgnition()//点火开关
	{
		cout << "Ignition ON" << endl; //点火开关ON
	}
	void PumpFuel()//泵燃油
	{
		cout << "Fuel in cylinders" << endl;//气缸中的燃油
	}
	void FireCylinders()//消防气瓶
	{
		cout << "Vroooom" << endl;
	}
};


class Car :protected Motor //保护继承
{
public:
	void Move()
	{
		SwitchIgnition();
		PumpFuel();
		FireCylinders();
	}
};

class RaceCar :protected Car //保护继承
{
public:
	void Move()
	{
		SwitchIgnition();
		PumpFuel(); 
		FireCylinders(); 
	}
};

int main()
{
	RaceCar myDreamCar;
	myDreamCar.Move();

	return 0;
}

   注释： Car类以保护方式继承了Motor类,而RaceCar类以保护方式继承了Car类， RaceCar:Move( )的实现使用了基类Motor中定义的公有方法。能否经由中间基类Car访问终极基类Motor的公有成员呢？这取决于Car和Motor之间的继承关系。如果继承关系是私有的，而不是保护的，RaceCar 将不能访问Motor类的公有成员，编译器根据最严格的访问限定符来确定访问权。

4.3、多继承

   多继承，顾名思义，即：一个类可以继承多个基类的特性。多继承语法如下：

class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…
{
	<派生类类体>
};

   访问修饰符继承方式是public、protected 或private其中的一个，用来修饰每个基类，各个基类之间用','逗号分隔。

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类 Shape
class Shape
{
public:
	void setWidth(int w)
	{
		width = w;
	}
	void setHeight(int h)
	{
		height = h;
	}
protected:
	int width;
	int height;
};

// 基类 PaintCost
class PaintCost
{
public:
	int getCost(int area)
	{
		return area * 80;
	}
};

// 派生类
class Rectangle : public Shape, public PaintCost
{
public:
	int getArea()
	{
		return (width * height);
	}
};

int main(void)
{
	Rectangle Rect; //实例化对象 
	int area;

	Rect.setWidth(15);
	Rect.setHeight(21);

	area = Rect.getArea();

	// 输出对象的面积
	cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl;

	// 输出总花费
	cout << "Total paint cost: $" << Rect.getCost(area) << endl;

	return 0;
}

5、总结

  最后，长话短说，大家看完就好好动手实践一下，切记不能三分钟热度、三天打鱼，两天晒网。大家也可以自己尝试写写博客，来记录大家平时学习的进度，可以和网上众多学者一起交流、探讨，我也会及时更新，来督促自己学习进度。一开始提及的博主【AI菌】，个人已关注，并订阅了相关专栏(对我有帮助的)，希望大家觉得不错的可以点赞、关注、收藏。

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