繼承與封裝面向對象編程概述1核心概念面向對象編程(OOP)是一種編程范式，它將程序視為相互作用的對象集合。對象包含數據和操作數據的函數（稱為方法）。2主要特征OOP的關鍵特征包括：封裝、繼承和多態。這些特征允許您創建模塊化、可擴展和可維護的代碼。3優勢OOP提供了諸多優勢，例如：代碼重用、易于維護、提高開發效率和增強可讀性。類與對象在面向對象編程中，**類**是一個抽象的模板，它定義了對象的屬性和方法。**對象**則是類的實例，是根據類創建的具體實體。類就像一個藍圖，而對象則是根據藍圖建造的房子。例如，**“汽車”**可以是一個類，它定義了汽車的屬性（顏色、品牌、型號等）和方法（啟動、加速、剎車等）。**“我的紅色寶馬轎車”**則是“汽車”類的一個實例，它擁有特定的屬性值（紅色、寶馬、3系）和可以執行的方法。類的定義1類名類名是類的標識符，用于區分不同的類。類名應該具有描述性，能夠反映類的功能和作用。例如，Person類可以用來表示一個人。2屬性屬性是類的數據成員，用于存儲類的狀態信息。屬性可以是各種數據類型，例如整數、字符串、布爾值等。例如，Person類可以具有name、age和gender屬性。3方法方法是類的行為成員，用于定義類的操作。方法可以接受參數，執行操作，并返回結果。例如，Person類可以具有sayHello()方法，用于打印問候語。類的屬性定義類的屬性是描述類特征的變量，類似于傳統編程中的變量，用于存儲類對象的狀態信息。數據類型類的屬性可以是任何數據類型，例如整型、浮點型、字符串型等等，根據屬性的實際含義選擇合適的類型。訪問控制類的屬性可以設置訪問控制級別，例如公有屬性、私有屬性，決定哪些代碼能夠訪問或修改屬性的值。類的方法定義類的方法是定義在類內部的函數，用于描述對象的行為或操作。方法可以訪問和操作類屬性，實現對象的功能。語法方法定義的語法類似于普通函數，但需要在函數名前加上`self`參數，代表當前對象。調用使用對象名加點號加方法名的方式調用方法，例如`object.method()`。對象的創建與使用1創建對象使用類名和構造函數創建對象2訪問屬性使用對象名和點運算符訪問屬性3調用方法使用對象名和點運算符調用方法對象的創建是將類轉化為實際的實例，可以使用類名和構造函數創建對象。訪問屬性則是通過對象名和點運算符來獲取或修改對象的屬性值。調用方法則是使用對象名和點運算符來執行對象的方法，實現特定功能。類的訪問控制目的訪問控制是面向對象編程中的一個重要概念，它允許程序員控制對類成員的訪問權限，確保數據的安全性和完整性。訪問控制機制通過關鍵字來實現，例如：公有（public）、私有（private）和受保護（protected）。保護數據訪問控制可以有效地保護類的內部數據，防止外部代碼直接修改或訪問私有成員，從而保證類的狀態一致性。這種保護機制可以提高代碼的可靠性和安全性。公有成員訪問權限公有成員可以被任何代碼訪問，包括類本身、子類和其他類。數據結構公有成員可以是屬性、方法或事件。它們通常用于提供對類內部數據的公開訪問。代碼示例publicclassPerson{publicstringFirstName;publicstringLastName;}私有成員私有成員只能在類的內部訪問，外部無法直接訪問。私有成員可以保護數據不被外部修改，提高代碼安全性。使用關鍵字private來聲明私有成員，例如：privateintage;受保護成員定義受保護成員是介于公有成員和私有成員之間的一種訪問控制級別。它們只能被同一個類及其子類訪問，而不能被其他類訪問。使用受保護成員主要用于在子類中擴展基類的功能，同時保持基類數據和方法的封裝性。標識符在類定義中，受保護成員使用`protected`關鍵字進行標識。繼承概念繼承是面向對象編程中最重要的概念之一，它允許一個類（子類或派生類）繼承另一個類（父類或基類）的屬性和方法，從而實現代碼的重用和擴展。優點代碼重用代碼擴展代碼維護繼承關系子類繼承父類，子類擁有父類的所有屬性和方法，并且可以添加自己的屬性和方法。單繼承定義單繼承是指一個派生類只從一個基類繼承屬性和方法。這是一種最基本、最常用的繼承方式，它允許我們創建一個新的類，這個類繼承了另一個類的所有特性，并在此基礎上添加新的特性。優點代碼復用：可以避免重復編寫代碼，提高開發效率。層次結構：將類組織成層次結構，方便理解和維護。易于擴展：通過繼承可以方便地擴展現有類的功能。多繼承定義多繼承是指一個派生類可以從多個基類繼承屬性和方法的機制。它允許派生類擁有來自多個源類的特性，從而實現更復雜的繼承關系。優點多繼承能夠更靈活地組合不同基類的特性，實現更加復雜的類層次結構。例如，一個“汽車”類可以同時繼承“車輛”和“發動機”類的屬性和方法，從而更全面地描述汽車的特點。缺點多繼承可能會導致代碼復雜度增加，難以維護和調試。此外，當多個基類擁有相同名稱的成員時，可能會產生沖突，需要使用顯式限定來區分。繼承語法類繼承聲明在派生類定義中使用關鍵字`class`和冒號`:`來指定基類。例如：class派生類名:基類名{//派生類成員}

繼承成員訪問可以使用點運算符`.`訪問基類中的成員，但要考慮訪問權限。例如：派生類對象.基類成員

構造函數與析構函數派生類需要調用基類的構造函數，并可以定義自己的析構函數。基類與派生類基類基類是基礎類，是派生類的基礎，它定義了派生類可以繼承的屬性和方法。派生類派生類是繼承了基類的類，它繼承了基類的屬性和方法，并可以添加自己的屬性和方法。繼承的特點代碼復用性繼承允許創建新的類，繼承現有類的屬性和方法，避免重復編寫代碼，提高代碼復用性。這使得代碼更簡潔、易于維護和擴展。可擴展性繼承使得程序更容易擴展。通過創建新的子類并繼承現有類的功能，可以擴展程序的功能而無需修改原始代碼。多態性繼承是實現多態性的基礎。多態性是指同一操作作用于不同的對象，產生不同的結果。繼承允許子類覆蓋父類的方法，從而實現多態性。方法的重寫概念當派生類繼承基類后，如果派生類中定義了與基類中同名同參數列表的方法，則稱派生類的方法覆蓋了基類的方法，稱為方法的重寫。重寫的方法必須與基類方法具有相同的返回值類型和參數列表。作用方法的重寫可以實現多態性，即通過基類指針或引用調用不同派生類的方法，執行不同的操作。這使得代碼更加靈活和可擴展。示例例如，一個基類Animal有一個方法叫speak()，派生類Dog和Cat也都繼承了這個方法。Dog類重寫了speak()方法，使它輸出"汪汪"，而Cat類重寫了speak()方法，使它輸出"喵喵"。當使用基類指針調用speak()方法時，根據實際的派生類對象，會調用不同的方法，實現不同的聲音。方法的重載1定義方法重載指的是在同一個類中，定義多個同名的方法，但是這些方法的參數列表必須不同，例如參數類型不同、參數個數不同或參數順序不同。2作用方法重載可以使程序更加靈活和易于維護，因為使用同一個方法名可以執行不同的操作，但需要根據不同的參數類型和個數來選擇具體執行哪一個方法。3優勢方法重載可以提高代碼的可讀性和可維護性，并減少代碼的冗余度。4注意方法重載只允許方法的參數列表不同，而方法的返回值類型可以相同，也可以不同。靜態成員靜態屬性靜態屬性屬于類本身，而不是類的具體對象。這意味著所有類的實例共享同一個靜態屬性，對靜態屬性的修改會影響所有實例。靜態屬性通常用于存儲類的全局信息或狀態。靜態方法靜態方法也屬于類本身，不需要創建對象就可以直接調用。靜態方法不能訪問非靜態成員，只能訪問其他靜態成員。靜態方法通常用于實現類的輔助功能或操作，比如創建對象或執行一些與特定對象無關的操作。靜態屬性屬性共享所有對象共享同一份靜態屬性，而不是每個對象都擁有獨立的副本。類級別屬性靜態屬性屬于類本身，而不是任何特定對象。使用方式使用類名訪問靜態屬性，例如：ClassName.staticPropertyName。靜態方法定義靜態方法是屬于類本身的方法，而不是屬于類的特定對象。它可以直接通過類名調用，不需要創建類的對象。訪問靜態方法只能訪問類的靜態成員，不能訪問類的非靜態成員。應用靜態方法常用于實現一些與特定對象無關的功能，例如：創建和管理類的實例提供工具方法進行一些全局操作多態概念多態性是面向對象編程中最重要的概念之一，它允許程序使用相同接口操作不同類型的對象，而無需了解這些對象的具體類型。這使得代碼更靈活、可擴展和易于維護。多態的實現1虛函數通過關鍵字virtual聲明2函數重寫派生類重新定義基類虛函數3動態綁定在運行時確定調用哪個函數虛函數動態綁定虛函數允許在運行時根據對象的實際類型來選擇要執行的函數，而不是在編譯時就確定。多態性虛函數是實現多態性的關鍵，它允許同一函數在不同對象上執行不同的行為。繼承虛函數常用于繼承中，允許派生類重寫基類的函數，并在運行時選擇適當的版本。純虛函數定義純虛函數是虛函數的一種特殊形式，在基類中聲明但沒有定義。它用"=0"來標識，例如：virtualvoiddraw()=0;作用純虛函數用于強制派生類必須重寫該函數，確保所有派生類都實現該功能。它為抽象類提供了一種機制，使抽象類能夠定義接口，但無法提供具體的實現。特點純虛函數只能在抽象類中聲明，不能在普通類中聲明。它沒有函數體，只定義函數的接口，不提供實現。抽象類必須至少有一個純虛函數，不能實例化抽象類對象。抽象類概念抽象類是一種特殊的類，它不能被實例化，只能被繼承。抽象類通常用于定義一個通用的接口，而具體的實現則留給子類來完成。特點抽象類可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法沒有方法體，以分號結尾，必須在子類中被實現。抽象類不能被實例化，只能被子類繼承。接口概念接口是一種特殊的抽象類，它只包含方法的聲明，不包含方法的實現。接口定義了一組方法，規定了類的行為規范，但沒有提供具體的實現代碼。接口的作用是：定義統一的標準實現多態機制增強代碼的可擴展性接口的定義1概念接口是定義一組方法簽名的抽象類型，它不包含任何方法實現。接口只規定了類應該做什么，而不指定具體實現細節。2語法使用`interface`關鍵字定義接口，并用`{}`包括接口成員，成員只能是方法聲明，不能有屬性和方法實現。3作用接口定義了類的公共方法集，使得不同類可以實現相同的接口，從而實現多態性，方便代碼的擴展和維護。接口的實現1接口定義接口定義了對象的行為規范，但不包含具體的實現細節。就像一個藍圖，規定了房屋的結構和功能，但沒有具體說明材料和施工方法。2類實現類通過實現接口，提供了具體的實現代碼，將接口中定義的行為轉化為可執行的代碼。就像根據藍圖建造房屋，使用具體的材料和技術來實現房屋的結構和功能。3多態性通過接口，可以實現多態性。不同類可以實現同一個接口，但以不同的方式實現接口定義的行為。就像不同的建筑公司可以根據同一個藍圖建造房屋，但使用不同的材料和技術，最終都能夠實現房屋的功能。接口與抽象類的區別接口接口只定義方法，不實現方法。接口用于描述對象的行為，而不是具體實現。接口可以被多個類實現，實現類必須實現接口中的所有方法。抽象類抽象類可以定義方法，也可以實現方法。抽象類用于描述對象的一般特征，可以包含抽象方法（未實現的方法）。抽象類不能直接實例化，必須由子類繼承并實現抽象方法。總結與展望本節課介紹了繼承和封裝的概念，以及它們在面向對象編程中的重要作用。我們學習了如何定義類、創建對象、訪問控制和繼承機制，并了解了多態性的實現原理。在實際項目開發中，繼承和封裝是構建復雜程序的關鍵技術。通過靈活運用繼承和封裝，我們可以構建出可擴展性強、易于維護的代碼，從而提高開發效率和代碼質量。未