C++继承和派生

文章目录

C++继承和派生
- 一、继承和派生的概念
- - 1.继承的概念
  - 2.派生类
  - 3.继承实例程序
- 二、类之间的两种关系
- - 1.继承关系
  - 2.复合关系
- 三、派生类覆盖基类成员&类的保护成员
- - 1.派生类覆盖基类成员
  - 2.类的保护成员
- 四、派生类的构造函数
- - 1.示例说明
  - 2.包含成员对象的派生类的构造函数写法
  - 3.封闭派生类对象的构造函数执行顺序
  - 4.封闭派生类对象消亡时析构函数的执行顺序
- 五、public继承的赋值兼容规则
- - 1.public继承的赋值兼容规则
  - 2.protected继承和private继承
  - 3.基类与派生类的指针强制转换
- 六、直接基类和间接基类
- - 1.直接基类和间接基类概念
  - 2.直接基类和间接基类示例程序

一、继承和派生的概念

1.继承的概念

继承：在定义一个新的类B时，如果该类与某个已有的类A相似(指的是B拥有A的全部特点)，那么就可以把A作为一个基类，而把B作为基类的一个派生类(也称子类)。

派生类是通过对基类进行修改和扩充得到的。在派生类中，可以扩充新的成员变量和成员函数。
派生类一经定义后，可以独立使用，不依赖于基类。
派生类拥有基类的全部成员函数和成员变量，不论是private、protected、public 。
在派生类的各个成员函数中，不能访问基类中的private成员。

2.派生类

派生类的写法

class 派生类名：public 基类名
{
…
};

class CStudent
{private:string sName;int nAge;public:bool IsThreeGood(){};void SetName(const string &name){sName = name;}//......
};
class CUndergraduateStudent : public CStudent
{private:int nDepartment;public:bool IsThreeGood(){......}; //覆盖bool CanBaoYan(){....};
}; // 派生类的写法是：类名: public 基类名
class CGraduatedStudent : public CStudent
{private:int nDepartment;char szMentorName[20];public:int CountSalary(){...};
};

派生类对象的内存空间

派生类对象的体积，等于基类对象的体积，再加上派生类对象自己的成员变量的体积。在派生类对象中，包含着基类对象，而且基类对象的存储位置位于派生类对象新增的成员变量之前。
```
class CBase
{int v1, v2;
};
class CDerived : public CBase
{int v3;
};
```

3.继承实例程序

代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class CStudent
{private:string name;string id;   //学号char gender; //性别,'F'代表女，'M'代表男int age;public:void PrintInfo();void SetInfo(const string &name_, const string &id_,int age_, char gender_);string GetName() { return name; }
};
class CUndergraduateStudent : public CStudent
{ //本科生类，继承了CStudent类
private:string department; //学生所属的系的名称
public:void QualifiedForBaoyan(){ //给予保研资格cout << "qualified for baoyan" << endl;}void PrintInfo(){CStudent::PrintInfo(); //调用基类的PrintInfocout << "Department:" << department << endl;}void SetInfo(const string &name_, const string &id_,int age_, char gender_, const string &department_){CStudent::SetInfo(name_, id_, age_, gender_); //调用基类的SetInfodepartment = department_;}
};
void CStudent::PrintInfo()
{cout << "Name:" << name << endl;cout << "ID:" << id << endl;cout << "Age:" << age << endl;cout << "Gender:" << gender << endl;
}
void CStudent::SetInfo(const string &name_, const string &id_,int age_, char gender_)
{name = name_;id = id_;age = age_;gender = gender_;
}
int main()
{CUndergraduateStudent s2;s2.SetInfo("Harry Potter ", "118829212", 19, 'M', "Computer Science");cout << s2.GetName() << " ";s2.QualifiedForBaoyan();s2.PrintInfo();return 0;
}

输出结果：

Harry Potter qualified for baoyan
Name:Harry Potter
ID:118829212
Age:19
Gender:M
Department:Computer Science

二、类之间的两种关系

1.继承关系

继承：“是”关系。
- 基类 A，B是基类A的派生类。
- 逻辑上要求：“一个B对象也是一个A对象”。
继承关系的使用
- 写了一个 CMan 类代表男人
  - 后来又发现需要一个CWoman类来代表女人
  - CWoman类和CMan类有共同之处
  - 就让CWoman类从CMan类派生而来，是否合适？
是不合理的! 因为“一个女人也是一个男人”
从逻辑上不成立好的做法是概括男人和女人共同特点，写一个 CHuman类，代表“人”,然后CMan和CWoman都从CHuman派生。

2.复合关系

复合：“有”关系。
- 类C中“有”成员变量k，k是类D的对象，则C和D是复合关系
- 一般逻辑上要求：“D对象是C对象的固有属性或组成部分”。
复合关系的使用

几何形体程序中，需要写“点”类，也需要写“圆”类：
class CPoint { double x,y; }; class
CCircle:public CPoint { double r; };

几何形体程序中，需要写“点”类，也需要写“圆”类，两者的关系就是复合关系 ---- 每一个“圆”对象里都包含(有)一个“点”对象，这个“点”对象就是圆心
```
class CPoint
{double x, y;
};
class CCircle
{double r;CPoint center;
};
```

三、派生类覆盖基类成员&类的保护成员

1.派生类覆盖基类成员

派生类可以定义一个和基类成员同名的成员，这叫覆盖。在派生类中访问这类成员时，缺省的情况是访问派生类中定义的成员。要在派生类中访问由基类定义的同名成员时，要使用作用域符号::。

示例：
基类定义：

class base
{int j;public:int i;void func();
};

派生类定义：

class derived : public base
{public:int i;void access();void func();
};

一般来说，基类和派生类不定义同名成员变量。

void derived::access()
{j = 5;        //errori = 5;        //引用的是派生类的 ibase::i = 5;  //引用的是基类的 ifunc();       //派生类的base::func(); //基类的
}

2.类的保护成员

三种成员变量的访问范围对比：
- 基类的private成员：可以被下列函数访问
  - 基类的成员函数
  - 基类的友元函数
- 基类的public成员：可以被下列函数访问
  - 基类的成员函数
  - 基类的友元函数
  - 派生类的成员函数
  - 派生类的友元函数
  - 其他的函数
- 基类的protected成员：可以被下列函数访问
  - 基类的成员函数
  - 基类的友元函数
  - 派生类的成员函数可以访问当前对象的基类的保护成员

保护成员示例：

class Father
{private:int nPrivate; //私有成员
public:int nPublic; //公有成员
protected:int nProtected; // 保护成员
};
class Son : public Father
{void AccessFather(){nPublic = 1;    // ok;nPrivate = 1;   // wrongnProtected = 1; // OK，访问从基类继承的protected成员Son f;f.nProtected = 1; //wrong ，f不是当前对象}
};
int main()
{Father f;Son s;f.nPublic = 1;    // Oks.nPublic = 1;    // Okf.nProtected = 1; // errorf.nPrivate = 1;   // errors.nProtected = 1; //errors.nPrivate = 1;   // errorreturn 0;
}

四、派生类的构造函数

1.示例说明

以虫子类Bug为基类，派生出飞虫类FlyBug：

虫子类：

class Bug
{private:int nLegs;int nColor;public:int nType;Bug(int legs, int color);void PrintBug(){};
};

飞虫类：

class FlyBug : public Bug // FlyBug是Bug的派生类
{int nWings;public:FlyBug(int legs, int color, int wings);
};

虫子类的构造函数：

Bug::Bug(int legs, int color)
{nLegs = legs;nColor = color;
}

飞虫类的错误构造函数示例：

//错误的FlyBug构造函数
FlyBug::FlyBug(int legs, int color, int wings)
{nLegs = legs;   // 不能访问nColor = color; // 不能访问nType = 1;      // oknWings = wings;
}

派生类成员函数不能访问基类的私有成员

正确的构造函数：

//正确的FlyBug构造函数：
FlyBug::FlyBug(int legs, int color, int wings) : Bug(legs, color)
{nWings = wings;
}

2.包含成员对象的派生类的构造函数写法

将成员对象的初始化放在初始化列表中

示例：

class Bug
{private:int nLegs;int nColor;public:int nType;Bug(int legs, int color);void PrintBug(){};
};
class Skill
{public:Skill(int n) {}
};
class FlyBug : public Bug
{int nWings;Skill sk1, sk2;public:FlyBug(int legs, int color, int wings);
};
FlyBug::FlyBug(int legs, int color, int wings) : Bug(legs, color), sk1(5), sk2(color), nWings(wings) {}

3.封闭派生类对象的构造函数执行顺序

在创建派生类的对象时:
1. 先执行基类的构造函数，用以初始化派生类对象中从基类继承的成员；
2. 再执行成员对象类的构造函数，用以初始化派生类对象中成员对象。
3. 最后执行派生类自己的构造函数

4.封闭派生类对象消亡时析构函数的执行顺序

在派生类对象消亡时：
1. 先执行派生类自己的析构函数
2. 再依次执行各成员对象类的析构函数
3. 最后执行基类的析构函数

五、public继承的赋值兼容规则

class base
{};
class derived : public base
{};
base b;
derived d;

1.public继承的赋值兼容规则

1）派生类的对象可以赋值给基类对象
```
b = d;
```
2）派生类对象可以初始化基类引用
```
base & br = d;
```
3）派生类对象的地址可以赋值给基类指针
```
base * pb = & d;
```

2.protected继承和private继承

protected继承时，基类的public成员和protected成员成为派生类的protected成员。
private继承时，基类的public成员成为派生类的private成员，基类的protected成员成为派生类的不可访问成员。
protected和private继承不是“是”的关系。

3.基类与派生类的指针强制转换

公有派生的情况下,派生类对象的指针可以直接赋值给基类指针
```
Base * ptrBase = &objDerived;
```
ptrBase指向的是一个Derived类的对象；*ptrBase可以看作一个Base类的对象，访问它的public成员直接通过ptrBase即可，但不能通过ptrBase访问objDerived对象中属于Derived类而不属于Base类的成员
即便基类指针指向的是一个派生类的对象，也不能通过基类指针访问基类没有，而派生类中有的成员。
通过强制指针类型转换，可以把ptrBase转换成Derived类的指针
```
Base * ptrBase = &objDerived;
Derived *ptrDerived = (Derived * ) ptrBase;
```
要保证ptrBase指向的是一个Derived类的对象，否则很容易会出错。
基类与派生类的指针强制转换的解释：

基类成员变量放在存储位置的起始端：

六、直接基类和间接基类

1.直接基类和间接基类概念

类A派生类B，类B派生类C，类C派生类D，……
- 类A是类B的直接基类
- 类B是类C的直接基类，类A是类C的间接基类
- 类C是类D的直接基类，类A、B是类D的间接基类
在声明派生类时，只需要列出它的直接基类
- 派生类沿着类的层次自动向上继承它的间接基类
- 派生类的成员包括
- 派生类自己定义的成员
- 直接基类中的所有成员
- 所有间接基类的全部成员

2.直接基类和间接基类示例程序

代码：

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{public:int n;Base(int i) : n(i){cout << "Base " << n << " constructed"<< endl;}~Base(){cout << "Base " << n << " destructed"<< endl;}
};
class Derived : public Base
{public:Derived(int i) : Base(i){cout << "Derived constructed" << endl;}~Derived(){cout << "Derived destructed" << endl;}
};
class MoreDerived : public Derived
{public:MoreDerived() : Derived(4){cout << "More Derived constructed" << endl;}~MoreDerived(){cout << "More Derived destructed" << endl;}
};
int main()
{MoreDerived Obj;return 0;
}

输出结果：

Base 4 constructed
Derived constructed
More Derived constructed
More Derived destructed
Derived destructed
Base 4 destructed

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1.派生类覆盖基类成员

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