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1、第15章 繼承與多重繼承,15-1 繼承的基礎 15-2 覆寫與隱藏父類別的成員 15-3 子類別的建構與解構子 15-4 多重繼承 15-5 軟體工程與繼承 15-6 類別的型態轉換與檢查,15-1 繼承的基礎,15-1-1 類別繼承的基礎 15-1-2 實作繼承 15-1-3 父類別的存取控制,15-1-1 類別繼承的基礎-圖例,繼承（Inheritance）是物件導向程式設計的一種進階觀念，繼承就是物件的再利用，當定義好一個類別後，其他類別可以繼承這個類別的成員資料和函數。 類別繼承也是在模擬真實世界，例如：學生和老師都是人，我們可以先定義Person類別來模擬人類，然後擴充Person
2、類別建立Student類別來模擬學生，如右圖所示：,15-1-1 類別繼承的基礎-圖例說明,Person類別是Student類別的父類別（Superclass）或基礎類別（Base Class），反之Student類別是Person類別的子類別（Subclass）或延伸類別（Derived Class）。 UML類別圖的繼承是使用空心的箭頭線來標示兩個類別間的關係。,15-1-1 類別繼承的基礎-類別架構,繼承不只可以多個子類別繼承同一個父類別，還可以擁有很多層的繼承，如果將整個類別關聯性（Relationships）的樹狀結構都繪出來，稱為類別架構（Class Hierarchy），如下圖所
3、示：,15-1-1 類別繼承的基礎-兄弟類別,Truck、Car和Motorcycle類別是兄弟類別（Sibling Classes），因為擁有相同Vehicle父類別。當然我們可以繼續繼承類別Car，類別SportsCar和Jeep也是類別Vehicle的子類別，不過並不是直接繼承的子類別。 簡單的說，Car類別是SportsCar和Jeep的直接父類別（Direct Base Class），Vehicle類別則是SportsCar和Jeep的間接父類別（Indirect Base Class）。,15-1-2 實作繼承-父類別的宣告,父類別vehicle定義車輛的基本資料，如下所示： cl
4、ass vehicle private: int engineNo; string owner; public: void setNumber(int no) engineNo = no; void setOwner(string owner) this-owner = owner; void printVehicle() ;,15-1-2 實作繼承-子類別的宣告 (語法),類別如果是繼承自存在的其他類別，其宣告語法，如下所示： class 子類別名稱 : 存取修飾子 父類別名稱 / 擴充的成員資料和函數 ; 上述類別宣告使用:運算子後跟著父類別，表示擴充父類別的宣告，在父類別前方的存取修飾子
5、可以定義繼承父類別的存取範圍，其值可以是private、protected和public，詳細說明請參閱下一節。,15-1-2 實作繼承-子類別的宣告 (範例),因為車輛可以分成很多種，例如：卡車、機車和轎車等，以轎車car子類別為例的類別宣告，如下所示： class car : public vehicle private: int doors; public: car(string owner, int no, int doors) void printCar() ;,15-1-2 實作繼承-UML類別圖,UML類別圖，如下圖所示：,15-1-2 實作繼承-繼承的成員種類,在C+語言宣告的
6、子類別可以繼承父類別的所有成員資料和函數，但是並不包含： 父類別的建構子和解構子。 父類別的朋友關係。 父類別的指定運算子=。,15-1-3 父類別的存取控制-說明,在C+語言的子類別使用哪一種存取控制來繼承父類別，將影響成員的存取範圍，如下所示： 父類別名稱 private: protected: public: ; class 子類別名稱 : 存取修飾子 父類別名稱 ;,15-1-3 父類別的存取控制-父類別的存取控制,在子類別是使用存取修飾子private、protected和public來繼承父類別。父類別各種存取控制的說明，如下表所示：,15-1-3 父類別的存取控制-子類別的存取控
7、制,子類別是否能夠存取父類別指定區塊的成員函數和資料，需視它屬於類別的public、protected和private成員而定，筆者整理如下表所示：,15-2 覆寫與隱藏父類別的成員,15-2-1 覆寫父類別的成員函數 15-2-2 隱藏父類別的成員資料,15-2-1 覆寫父類別的成員函數-說明,在父類別的成員函數如果不符合需求，子類別可以宣告同名、同參數列和傳回值的函數來取代父類別的成員函數，稱為覆寫（Override）。,15-2-1 覆寫父類別的成員函數-父類別,在父類別vehicle擁有一個靜態成員函數和成員函數需要覆寫，如下所示： class vehicle private: pub
8、lic: static void showBrand() void printVehicle(int index) ; 上述showBrand()和printVehicle()是需要覆寫的成員函數。,15-2-1 覆寫父類別的成員函數-子類別,子類別car使用public繼承父類別vehicle，如下所示： class car : public vehicle private: public: static void showBrand() void printVehicle(int no) ; 在程式碼呼叫car物件的成員函數時，就是呼叫子類別car的函數，而不是父類別的同名函數。,15-2
9、-2 隱藏父類別的成員資料-說明,除了父類別的成員函數外，子類別也可以隱藏父類別成員資料的變數，只需變數名稱相同，就算變數型態不同也一樣可以隱藏。,15-2-2 隱藏父類別的成員資料-父類別,例如：父類別vehicle的成員變數owner是宣告在public區塊的string字串型態，如下所示： class vehicle private: public: string owner; ;,15-2-2 隱藏父類別的成員資料-子類別,在子類別car使用public存取修飾子繼承父類別vehicle，如下所示： class car : public vehicle private: int own
10、er; public: ; car物件的成員變數owner是整數int，不再是string字串，原來父類別public區塊的owner成員變數被隱藏起來。,15-3 子類別的建構與解構子,15-3-1 子類別的建構與解構順序 15-3-2 子類別傳遞參數給父類別,15-3-1 子類別的建構與解構順序,當建立子類別的物件呼叫子類別的建構子時，它會先初始化父類別的成員，也就是呼叫父類別的建構子。如果子類別沒有建構子，在建立物件時，預設建構子（Default Constructor）就會呼叫父類別的預設建構子。 簡單的說，在呼叫子類別的建構子前，會先呼叫父類別的建構子，而解構子剛好與建構子是相反順序
11、，也就是子類別的建構子是在父類別的建構子之前呼叫。,15-3-2 子類別傳遞參數給父類別,當父類別擁有建構子時，在子類別可以傳遞參數給父類別的建構子。例如：car類別是繼承自vehicle，此時car子類別的建構子，如下所示： car(int owner, int no, int doors) : vehicle(owner, no) this-doors = doors; 上述建構子的:運算子後是傳遞給父類別vehicle建構子的參數，如果父類別不只一個，請使用,號分隔。 其中傳遞給父類別參數的值，就是傳入子類別建構子的參數值，以此例，owner和no也是子類別建構子的參數。,15-4 多重
12、繼承-說明,多重繼承（Multiple Inheritance）是指一個類別能夠繼承多個父類別，如下圖所示：,15-4 多重繼承-語法,多重繼承。其宣告語法如下所示： class 子類別名稱 : 存取修飾子 父類別名稱, 存取修飾子 父類別名稱 / 額外的成員資料和函數 ; 上述類別和繼承類別的語法相似，因為繼承類別不只一個，需要使用,逗號來分隔。,15-4 多重繼承-範例,例如：繼承自truck和driver類別的子類別driven_tuck，如下所示： class driven_truck : public truck, public driver public: driven_truck
13、(float pl, float fl, float pay, int pd): truck(pl, fl), driver( pay, pd) float costPerTom( float cost_of_gas ) void printData() ;,15-5 軟體工程與繼承-圖例,軟體工程的繼承是類別關聯性（Relationships），它是指不同類別間的關係。例如：繼承是Is-a類別關聯性，稱為一般關係（Gereralization）。成品和零件（Whole-Part）的類別關聯性，即Part-of和Has-a關係，如下圖所示：,15-5 軟體工程與繼承-圖例說明,Part-of和
14、Has-a關係的說明，如下所示： Part-of關係：指此類別是其他類別的零件，以上圖為例Wheel車輪和Door車門是Car車類別的零件。 Has-a關係：相反於Part-of關係，Car類別Has-a擁有Wheel和Door類別。 在UML的上述關係稱為聚合關係（Aggregation），或是另一種更強調Whole-part關係稱為組成關係（Composition）。,15-6 類別的型態轉換與檢查-說明,在ANSI-C+定義reinterpret_cast、static_cast、dynamic_cast和const_cast四種新的型態轉換運算子，可以使用在類別型態的轉換，其基本語法如
15、下所示： static_cast(運算式); const_cast(運算式); dynamic_cast(運算式); reinterpret_cast(運算式); ANSI-C+還定義全新typeid運算子，可以檢查指定運算式或類別的型態，其語法如下所示： typeid(運算式),15-6 類別的型態轉換與檢查-static_cast運算子,C+的static_cast運算子可以將類別型態指標轉換成其他類別型態的指標，只需是編譯程式能夠自動轉型的型態迫換，都可以使用static_cast運算子來明確表示所需的型態轉換，如下所示： class A ; class B: public A ; A
16、*a = new A; B *b = static_cast(a); 上述程式碼使用static_cast運算子，將父類別A物件指標a，型態轉換成子類別B的物件指標b。,15-6 類別的型態轉換與檢查-const_cast運算子,C+的const_cast運算子可以取消常數物件指標成為一般物件指標，如下所示： class C ; const C *c1 = new C; C *c2 = const_cast(c1); 上述程式碼使用const_cast運算子，將常數物件指標c1型態轉換成非常數物件指標c2。,15-6 類別的型態轉換與檢查-dynamic_cast運算子,C+的dynamic_cast運算子主要是在類別架構中，安全的
