1、第四章繼承和派生-4.1繼承和派生的概念面向對象程序設計有4個主要特點: 抽象、封裝、繼承和多態性。在本章中主要介紹有關繼承的知識，在下一章中將介紹多態性。C+語言提供了類的繼承機制，解決了軟件重用問題。4.1.1 繼承與派生的概念一個類中包含了若干數據成員和成員函數。在不同的類中，數據成員和成員函數是不相同的。但有時兩個類的內容基本相同或有一部分相同。-類的繼承：一個新類從已存在的類那里獲得該類已有的特性叫作類的繼承。已存在的類叫作父類，也叫作基類。產生的新類叫作子類或派生類。類的派生：從一個已有的類那里產生一個新類的過程叫類的派生。已存在的類叫作父類，也叫作基類。產生的新類叫作派生類或子類

2、。類的繼承和派生是同一概念，前者是從子類的角度來說，后者是從父類的角度來說的。我們通常說子類繼承了父類。父類派生了子類。-描述各級學生的類的繼承關系如下圖：基類與派生類的關系：派生類是基類的具體化，基類則是派生類的抽象一個派生類的對象也是一個基類的對象。應該具有基類的一切屬性和方法。派生類除了具有基類的一切屬性和方法外，還可以有自己所特有的屬性和方法。4.1.2 派生類和基類的關系-4.1.3 單繼承與多繼承單繼承：一個派生類只從一個基類繼承。多重繼承：一個派生類從兩個或多個基類繼承。-4.2 派生類的聲明方式聲明派生類的一般形式為class 派生類名: 繼承方式 基類名派生類新增加的成員 ;

3、繼承方式包括: public(公有的),private(私有的)和protected(受保護的)，此項是可選的，如果不寫此項，則默認為private(私有的)。如下程序演示了類Rectangle(四邊形)由類Point繼承而來。-void SetPoint(int x,int y)this-x=x;this-y=y;void MovePoint(int dx,int dy)x+=dx;y+=dy;void ShowPoint()cout(x,y);/Point.h#include #include using namespace std;class Pointprivate:int x,y;p

4、ublic:int GetX()return x;int GetY()return y;-void SetRect(int x,int y,int w,int h)SetPoint(x,y);width=w;height=h;void ShowRect()cout左上角坐標為:;ShowPoint();coutendl;cout寬為：widthendl;cout長為：heightendl;/Rectangle.h#include #include Point.husing namespace std;class Rectangle:public Pointprivate:int width;i

5、nt height;public:int GetWidth()return width;int GetHight()return height;-/main.cpp#include Rectangle.hvoid main()Rectangle r;r.SetRect(0,0,10,20);r.ShowRect();r.MovePoint(10,10);r.ShowRect();-4.3 派生類的構成派生類中的成員包括從基類繼承過來的成員和自己增加的成員兩大部分。在基類中包括數據成員和成員函數(或稱數據與方法)兩部分，派生類分為兩大部分: 一部分是從基類繼承來的成員，另一部分是在聲明派生類時增

6、加的部分。每一部分均分別包括數據成員和成員函數。-如果在派生類中定義了和基類中同名函數（函數參數個數和類型可以相同也可以不相同），則派生類中的函數會隱藏基類的同名函數。在派生類中不能直接訪問基類中的同名函數。（注意與重載的區別。在同一個類中的同名不同參函數為重載函數）如程序PointRect1所示：-4.4繼承方式派生類的繼承方式有三種：public,private,protected。不同的繼承方式決定了基類成員在派生類中的訪問屬性。繼承方式基類中的訪問屬性派生類中的訪問屬性publicpublicpublicprotectedprotectedprivate不可訪問privatepubli

7、cprivateprotectedprivateprivate不可訪問protectedpublicprotectedprotectedprotectedprivate不可訪問-4.4.1類的保護成員前面介紹過類的成員(數據成員和成員函數)的訪問屬性有私有的(private)的和公有的(public的)。另外還提到類的訪問屬性也可以有保護的(protected的)。類中的protected成員與private成員一樣，只能在本類的成員函數中訪問，不能在類外通過對象來訪問。但通過上面的表中可以看出當類派生時，基類的private成員在派生類中是不可訪問的。而基類的protected成員在派生類中

8、隨繼承方式的不同而不同。-class Drived:public Baseprotected:int j;public:void Fun()i=20;#include using namespace std;class Baseprotected:int i;public:void F();void main()Drived d;-4.5 派生類的構造函數和析構函數構造函數的主要作用是對數據成員初始化。在設計派生類的構造函數時，不僅要考慮派生類所增加的數據成員的初始化，還應當考慮基類的數據成員初始化。也就是說，希望在執行派生類的構造函數時，使派生類的數據成員和基類的數據成員同時都被初始化。解決

9、這個問題的思路是: 在執行派生類的構造函數時，調用基類的構造函數注意：派生類繼承基類的除構造函數和析構函數以外的所有函數。-4.4.1 簡單的派生類的構造函數簡單的派生類:只有一個基類，而且只有一級派生(只有直接派生類，沒有間接派生類)，在派生類的數據成員中不包含基類的對象(即子對象)。簡單派生類中我們一般采用在派生類的構造函數初始化列表中調用基類的構造函數來對繼承基類的數據成員進行初始化。其一般形式為:派生類構造函數名（總參數表列）: 基類構造函數名（參數表列） 派生類中新增數據成員初始化語句、簡單派生類的構造函數的形式-#include #includeusing namespace st

10、d;class Student public: Student(int n,string nam,char s) num=n;name=nam;sex=s; Student( ) protected: int num; string name; char sex ; ;-class Student1: public Student public: Student1(int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s) age=a; addr=ad;void show( )coutnum: numendl;coutname: name

11、endl;coutsex: sexendl;coutage: ageendl;coutaddress: addrendlendl;Student1( ) private: int age; string addr; ;-在main函數中，建立對象stud1時指定了5個實參。它們按順序傳遞給派生類構造函數Student1的形參。然后，派生類構造函數將前面3個傳遞給基類構造函數的形參。-、簡單派生類的構造函數的幾點說明a.定義派生類的對象時系統自動調用派生類構造函數之前會先調用其基類的構造函數。基類的構造函數是在派生類的構造函數的初始化列表中給出。如果在初始化列表中沒顯式給出調用語句則調用基類的默

12、認構造函數。 例如前例中派生類的構造函數為：Student1(int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s)如果在main函數中定義一個Student1類的對象時。系統會先調用基類的構造函數。然后執行Student1的構造函數體內的代碼完成對派生類成員的構造。如果Student1類的構造函數改為Student1(int n,string nam,char)則會先調用基類的默認構造函數。-.當派生類構造函數在類外定義時，則只在類外的函數定義處加上調用基類的初始化列表。在類內申明的地方不加.由前面例題中的構造函數Student1(

13、int n,string nam,char s,int a,string ad):Student(n,nam,s)可以看出派生類的構造函數的初始化列表中是在調用基類的構造函數而不是在申明或定義基類的構造函數。所以Student1中的五個參數是形參(帶參數類型)，而其初始化列表中的Student的三個參數是實參（不帶有類型），這些實參取自Student1，所以Studen中的三個參數也可以為常數。例如可將Student1的構造函數改為： Student1(string nam，char s，int a，string ad):Student(10010，nam，s);.在派生類對象釋放時先執行派生

14、類的析構函數，然后執行基類的析構函數。-例題：定義一個點類Point.由Point派生出一個圓類Circle/Point.h文件#ifndef POINT_H#define POINT_Hclass Pointprotected:float x;float y;public:Point()x=0; y=0;Point(float x,float y);void Show();#endif/Point.cpp文件#include #include Point.husing namespace std;Point:Point(float x,float y)this-x=x;this-y=y;vo

15、id Point:Show()cout(x,y)endl;-/Circle.h文件#ifndef CIRCLE_H#define CIRCLE_H#include #include Point.husing namespace std;class Circle:public Pointprotected:float r;public:Circle(float x,float y,float r);void Show();float GetArea();float GetLength();#endif/Circle.cpp文件#include #include CirCle.husing nam

16、espace std;Circle:Circle(float x,float y,float r):Point(x,y)this-r=r;void Circle:Show()cout圓心為:;Point(x,y).Show();cout半徑為:rendl;float Circle:GetArea()return 3.14159*r*r;float Circle:GetLength()return 3.14159*2*r;-4.5.2 有子對象的派生類的構造函數類的數據成員中還可以包含類對象。例如前面的Student1類繼承自Student類，我們可以在Student1類中加入一個Student

17、類的對象來表示該同學所在班的班長。如下程序所示：#include #include using namespace std;class Studentpublic: Student(int n, string nam ) num=n;name=nam; void display( ) coutnum:numendlname:nameendl;protected: int num; string name;-class Student1: public Student public:Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, str

18、ing ad):Student(n,nam),monitor(n1,nam1) age=a; addr=ad;void show( )cout學生信息為:endl;display(); coutage: ageendl; coutaddress: addrendl; cout班長為:endl;monitor.display( );private: Student monitor; int age; string addr;-int main( )Student1 stud1(10010,Wang-li,10001,Li-sun,19,115 Beijing Road,Shanghai);stu

19、d1.show( ); return 0;派生類構造函數的任務應該包括3個部分: （1） 對基類數據成員初始化；（2） 對子對象數據成員初始化；（3） 對派生類數據成員初始化。其中前兩個必須放在派生類的構造函數的初始化列表中進行，第(3)個可以在函數體中也可以在初始化列表中進行。-定義派生類構造函數的一般形式為派生類構造函數名（總參數表列）: 基類構造函數名（參數表列），子對象名(參數表列) 派生類中新增數成員據成員初始化語句執行派生類構造函數的順序是: 調用基類構造函數，對基類數據成員初始化； 調用子對象構造函數，對子對象數據成員初始化； 再執行派生類構造函數本身，對派生類數據成員初始化。以

20、上次序是固定的，不會因為基類構造函數調用寫在前面還是子對象名寫在前面而改變。-例題：定義一個點類Point.由Point派生出一個圓類Circle/Point.h文件#ifndef POINT_H#define POINT_Hclass Pointprotected:float x;float y;public:Point()x=0; y=0;Point(float x,float y);void Show();#endif/Point.cpp文件#include #include Point.husing namespace std;Point:Point(float x,float y)t

21、his-x=x;this-y=y;void Point:Show()cout(x,y)endl;4.5.3 多層派生時的構造函數-/Circle.h文件#ifndef CIRCLE_H#define CIRCLE_H#include #include Point.husing namespace std;class Circle:public Pointprotected:float r;public:Circle(float x,float y,float r);void Show();float GetArea();float GetLength();#endif/Circle.cpp文件

22、#include #include CirCle.husing namespace std;Circle:Circle(float x,float y,float r):Point(x,y)this-r=r;void Circle:Show()cout圓心為:;Point(x,y).Show();cout半徑為:rh=h;void Show();float GetArea();float GetVolume();#endif-/Column.cpp#include Column.h#include using namespace std;void Column:Show()Circle:Sho

23、w();cout高為：hendl;float Column:GetArea()return 2*Circle:GetArea()+GetLength()*h;float Column:GetVolume()return Circle:GetArea()*h;-在多層派生的情況下：派生類的構造函數初始化列表中只須寫出其上一層派生類的構造函數，不要再寫上其間接子類的構造函數。-4.5.4 派生類的析構函數在派生時，派生類是不能繼承基類的析構函數的，也需要通過派生類的析構函數去調用基類的析構函數。在派生類中可以根據需要定義自己的析構函數，用來對派生類中所增加的成員進行清理工作?；惖那謇砉ぷ魅匀挥苫?/p>

24、類的析構函數負責。在執行派生類的析構函數時，系統會自動調用基類的析構函數和子對象的析構函數，對基類和子對象進行清理。調用的順序與構造函數正好相反: 先執行派生類自己的析構函數，對派生類新增加的成員進行清理，然后調用子對象的析構函數，對子對象進行清理，最后調用基類的析構函數，對基類進行清理。-4.6 多重繼承前面討論的是單繼承，即一個類是從一個基類派生而來的。實際上，常常有這樣的情況: 一個派生類有兩個或多個基類，派生類從兩個或多個基類中繼承所需的屬性。C+為了適應這種情況，允許一個派生類同時繼承多個基類。這種行為稱為多重繼承(multiple inheritance)。4.6.1 聲明多重繼承

25、的方式聲多重繼承子類的方法和單繼承相似，只是在標明子類的位置將繼承的父類都寫上，且以豆號隔開。例如類多重繼承了類A,B,C則申明類的方法如下：class D:public A,protected B,private C類新增加的成員-多重繼承的子類具有多個父類，子類中具有所有父類的所有成員。且對多個父類可以有不同的繼承方式，不同的繼承方式決定了繼承而來的父類的成員在子類中的訪問屬性的不同。4.6.2 多重繼承的派生類的構造函數多重繼承派生類的構造函數形式與單繼承時的構造函數形式基本相同，只是在初始列表中包含多個基類構造函數。形式如下：派生類構造函數名(總參數表列): 基類1構造函數(參數表列)

26、, 基類2構造函數(參數表列), 基類3構造函數 (參數表列) 派生類中新增數據成員成員初始化語句-派生類構造函數的執行順序同樣為: 先調用基類的構造函數，再執行派生類構造函數的函數體。調用基類構造函數的順序是按照聲明派生類時基類出現的順序，與構造函數初始化列表中基類的排列順序無關。#include #include using namespace std;class Teacherpublic: Teacher(string nam,int a, string t) name=nam;age=a;title=t;void display( ) coutname:nameendl;coutag

27、eageendl;couttitle:titleendl;-protected: string name; int age; string title; ;class Student public:Student(string nam,char s,float sco)name1=nam;sex=s;score=sco; void display1( ) coutname:name1endl;coutsex:sexendl;coutscore:scoreendl;-protected: string name1;char sex;float score; ;class Graduate:pub

28、lic Teacher,public Student public:Graduate(string nam,int a,char s, string t,float sco,float w): Teacher(nam,a,t),Student(nam,s,sco),wage(w) void show( ) coutname:nameendl; coutage:ageendl; coutsex:sexendl; coutscore:scoreendl; couttitle:titleendl; coutwages:wageendl; -private: float wage; ;int main

29、( )Graduate grad1(Wang-li,24,m,assistant,89.5,1234.5);grad1.show( );return 0;在兩個基類中分別用name和name1來代表姓名，其實這是同一個人的名字，從Graduate類的構造函數中可以看到總參數表中的參數nam分別傳遞給兩個基類的構造函數，作為基類構造函數的實參。-解決這個問題有一個好方法: 在兩個基類中可以都使用同一個數據成員名name，而在show函數中引用數據成員時指明其作用域，如coutname:Teacher:nameendl;這就是惟一的，不致引起二義性，能通過編譯，正常運行。通過這個程序還可以發現一個

30、問題: 在多重繼承時，從不同的基類中會繼承一些重復的數據。如果有多個基類，問題會更突出。在設計派生類時要細致考慮其數據成員，盡量減少數據冗余。4.6.3 多重繼承引起的二義性問題-多重繼承可以反映現實生活中的情況，能夠有效地處理一些較復雜的問題，使編寫程序具有靈活性，但是多重繼承也引起了一些值得注意的問題，它增加了程序的復雜度，使程序的編寫和維護變得相對困難，容易出錯。其中最常見的問題就是繼承的成員同名而產生的二義性(ambiguous)問題。a)多個基類中有同名成員-#include #include using namespace std;class Aprotected:int a;pu

31、blic:A(int a)this-a=a;void display( )coutA:a=aa=a;void display( )coutB:a=ab=b;void show()A:display(); B:display();coutC:b=bendl;void main()C c(1,2,3);/c.display(); 二義性；c.show();c.B:display();-所以類中數據成員全名應該為下圖所示：-b)多個基類和派生類中都有同名成員class C :public A,public Bprivate: int a;public:C(int Aa,int Ba,int Ca):

32、A(Aa),B(Ba)a=Ca;void display()A:display();B:display();coutC:a=aendl;將前面的類改為如下的形式：-這時類的成員構成如左圖所示；在類中有三個a,三個display()函數。思考：如下的main函數能否執行：void main()C c(1,2,3);c.display();c.A:display();c.B:display();這時c.dispaly是可以執行的。原因是類中提供的display函數隱藏了基類和基類中的display函數。所以直接訪問display函數是在訪問類中新增加的成員函數display();-C）如果類A和類

33、B是從同一個基類派生的-前面提到派生類的對象也是基類的對象，因為派生類中繼承了基類中的所有成員（除構造函數和析構函數）。準確的說應該是：公有派生類的對象是基類的對象。因為只有公有派生類中成員的訪問屬性與基類完全相同。基類能實現的功能在公有派生類中一定能夠實現。4.7 基類與派生類的轉換基本數據類型在一定條件下可以進行類型轉化，那么基類對象與派生類對象之間是不是也可以進行轉化？由于公有派生類對象也是基類的對象，所以派生類對象可以自動轉化為基類對象。表現在以下幾方面：-#include #include using namespace std;class Personpublic:Person(s

34、tring nam,char s,int a)name=nam;sex=s;age=a;Person()diplay()cout姓名：nameendl;cout性別：sexendl;cout年齡：ageendl;protected: string name;char sex;int age;-class Teacher: public Person public: Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)title=t; Teacher() diplay()Person:diplay();cout職稱：diplay();用派生類對象的地址來初始化基類指針后，只能通過該指針訪問派生類中繼承的基類的成員。不能訪問派生類中增加的成員。-()