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1、1,第 10 章 类的重用,清华大学 郑 莉,2,目录,10.1 类的组合 10.2 继承与派生 10.3 虚继承,3,10.1类的组合,类的组合 一个类的对象作为另一个类的数据成员的情况，他们之间的关系是一种包含与被包含的关系 例如，一个三角形包含三个顶点，三角形和顶点之间的关系是包含与被包含的关系。我们在对三角形抽象时，得到的属性就是三个顶点。在对顶点抽象时，得到的属性是x和y坐标。因此，对顶点可以定义一个Point类，其数据成员包含x和y坐标 ，对三角形可以定义Triangle类，其数据成员是三个Point类的对象。这样，类Triangle就使用了类Point。,4,10.1.1 对象成
2、员的初始化,当创建类的对象（称为复杂对象）时，如果这个类具有其他类的对象（称为内嵌对象）成员，那么先创建这些内嵌对象，然后再创建复杂对象 在创建对象时，既要对本类的基本类型数据成员进行初始化，也要对内嵌对象成员初始化,10.1 类的组合,5,10.1.1 对象成员的初始化,组合类构造函数的一般定义格式如下： 类名:类名(形参表):内嵌对象(形参表),内嵌对象(形参表),. 类的初始化 这里，“内嵌对象(形参表),内嵌对象(形参表),.”称为初始化列表。使用初始化列表的特点是效率要比赋值语句高。如果通过初始化列表对内嵌对象初始化，则实质是通过调用内嵌对象的构造函数对内嵌对象初始化 对基本数据类型
3、也可以使用初始化列表初始化 如果在构造组合类的对象时，不使用初始化列表对内嵌对象初始化，则会自动调用内嵌对象类的默认构造函数,10.1 类的组合,6,10.1.1 对象成员的初始化,通过初始化列表对内嵌对象初始化时，构造函数的调用顺序是： 调用内嵌对象的构造函数，调用顺序为内嵌对象在组合类的定义中出现的顺序 执行组合类的构造函数 当不使用初始化列表对内嵌对象时，构造函数的调用顺序是： 调用内嵌对象的默认构造函数，调用顺序为内嵌对象在组合类的定义中出现的顺序 执行组合类的构造函数 析构函数的调用执行顺序与构造函数相反,10.1 类的组合,7,10.1.1 对象成员的初始化,组合类的拷贝构造函数，
4、如果程序员没有编写组合类的拷贝构造函数，则会调用组合类的默认拷贝构造函数，而且会自动调用内嵌对象的默认拷贝构造函数 例如，假设类C包含类B的对象为数据成员，则类C的拷贝构造函数可以这样写： C:C(C & c1):b(c1.b) .,10.1 类的组合,8,10.1.1 对象成员的初始化,例10-1 组合类的构造函数,10.1 类的组合,class Point /Point类定义 public: /外部接口 Point(float x1 = 0.0f,float y1 = 0.0f) x = x1; y = y1; cout“Point类的构造函数被调用,x=“xendl; Point(Poi
5、nt ,9,10.1.1 对象成员的初始化,Point:Point(Point ,10.1 类的组合,10,10.1.1 对象成员的初始化,class Triangle public: Triangle(Point xp1,Point xp2,Point xp3); Triangle(Triangle ,10.1 类的组合,11,10.1.1 对象成员的初始化,/组合类的构造函数 Triangle:Triangle(Point xp1,Point xp2,Point xp3) p1.Init(xp1); p2.Init(xp2); p3.Init(xp3); float d1 = dis(p1
6、,p2); float d2 = dis(p2,p3); float d3 = dis(p3,p1); /利用S2 = p(p-a)(p-b)(p-c),p为周长的一半计算 float p = (d1 + d2 + d3) / 2; float area2 = p * (p-d1) * (p-d2) * (p-d3); area = sqrt(area2); cout“Triangle的构造函数被调用“endl; ,10.1 类的组合,12,10.1.1 对象成员的初始化,/组合类的拷贝构造函数，使用初始化列表对内嵌对象初始化 Triangle:Triangle(Triangle ,10.1
7、类的组合,10.1.1 对象成员的初始化,例10-1 组合类的构造函数 输出结果：,Point类的拷贝构造函数被调用,x=1 Point类的拷贝构造函数被调用,x=2 Point类的拷贝构造函数被调用,x=3 Triangle的构造函数被调用 Point类的构造函数被调用,x=1 Point类的拷贝构造函数被调用,x=2 Point类的拷贝构造函数被调用,x=3 Triangle的拷贝构造函数被调用 The area of t1 is:0.5 The area of t2 is:0.5,13,10.1 类的组合,Point类的构造函数被调用,x=1 Point类的构造函数被调用,x=2 Poi
8、nt类的构造函数被调用,x=3 Point类的拷贝构造函数被调用,x=3 Point类的拷贝构造函数被调用,x=2 Point类的拷贝构造函数被调用,x=1 Point类的构造函数被调用,x=0 Point类的构造函数被调用,x=0 Point类的构造函数被调用,x=0,14,10.1.1 对象成员的初始化,例10-1 组合类的构造函数 程序分析： 在main函数的刚开始，调用Point的普通构造函数对p1，p2，p3初始化。之后，调用Triangle的普通构造函数初始化t1，这时，首先调用的是Point的拷贝构造函数进行参数的形实结合，然后调用Point类的默认构造函数对Triangle的三
9、个Point对象p1，p2，p3初始化（因此此时输出的x值全为0）。此时对p1，p2，p3的初始化是通过Point类的Init函数进行的，Init函数的形实参数结合时也调用了拷贝构造函数。这个构造函数的最后输出“Triangle的构造函数被调用”。,10.1 类的组合,15,10.1.1 对象成员的初始化,例10-1 组合类的构造函数 程序分析： 之后调用Triangle的拷贝构造函数对t2初始化，此时t2的内嵌对象p1是在初始化列表中传递的参数是x和y的值，因此调用Point的普通构造函数对p1进行初始化。而p2，p3在初始化列表中传递的参数是Point的对象，因此调用拷贝构造函数对p1，p
10、2，p3初始化，然后输出“Triangle的拷贝构造函数被调用”。,10.1 类的组合,16,10.1.2 向前引用声明,在类的组合中，我们经常会碰到循环依赖的问题。所谓循环依赖，就是两个类互相引用的情况 例如： class A /定义类A public: void funA(B b); /类A的函数成员，以类B的对象为参数 /这样是非法的，因为在之前还没有定义类B ; class B /定义类B public: void funB(A a); /类B的函数成员，以类A的对象为参数 /因为在前面定义了类A，所以是合法的 ; 类A的成员函数funA的形参是类B的对象，而类B的成员函数funB的形
11、参是类A的对象。由于使用一个类之前，必须先定义该类，所以不管将哪一个类放在前面，都会引起编译错误,10.1 类的组合,17,10.1.2 向前引用声明,解决这个问题的办法，就是使用前向引用声明 前向引用声明，是指在引用未定义的类之前，将该类的名字告诉编译器，而完整的类定义可以放在程序的其他地方。例如： class B; /前向引用声明 class A /定义类A public: void funA(B b); /类A的函数成员，以类B的对象为参数 /这样合法 ; class B /定义类B public: void funB(A a); /类B的函数成员，以类A的对象为参数 /因为在前面定义了
12、类A，所以是合法的 ;,10.1 类的组合,18,10.1.2 向前引用声明,使用前向引用声明并不是万能的。尽管使用了前向引用声明，但是必须在完整的类定义之后，才能定义类的对象，也不能在内联函数中使用该类的对象 例如： class B; /前向引用声明 class A /定义类A public: void funA(B b) /非法，以类B的对象为参数，不能使用内联函数 public: B b; /非法，在类B的完整定义之前，不能使用B的对象 ; class B /定义类B public: void funB(A a); /类B的函数成员，以类A的对象为参数 /因为在前面定义了类A，所以是合法
13、的 private: A a; ;,10.1 类的组合,19,10.1.2 向前引用声明,两个类可以以彼此的指针为对象成员，但不能通过指针调用成员函数 例如： class B; /前向引用声明 class A /定义类A public: void funA() b-funB(); /非法，在类B的完整定义之前，不能使用B的对象 private: B* b; /合法，经过前向引用声明，可以声明B的指针 ; class B /定义类B public: void funB(); private: A* a; ; 类A和类B能够以彼此的指针为数据成员，但是A的成员函数中，不能再B的完整定义之前使用B的
14、对象。解决这个问题的方法是，更改两个类的定义顺序，或者将A的funA改为非内联形式，且在类B的完整定义之后，再对funA进行定义,10.1 类的组合,20,10.1.2 向前引用声明,总结：使用前向引用声明时，只能使用被声明的符号，而不能涉及类的任何细节,10.1 类的组合,21,10.2继承与派生,面向对象的程序设计提供了类的继承机制 将二维几何图形抽象为一个类，这个类具有面积这一属性，以及将自己的形状画出来的功能 多边形和几何图形的关系是什么呢？显然，多边形式几何图形的一种，因此，我们在对多边形进行抽象的时候，就可以将多边形类继承自几何图形类 被继承的类叫做基类，继承它类的类叫做派生类 基
15、类的成员都自动成为派生类的成员，派生类自己新定义的数据和函数成员称为派生类成员 派生类成员就是派生类不同于基类的关键所在，是派生类对基类的发展,22,10.2继承与派生,派生类的定义格式为： class 派生类名:继承方式 基类名, 继承方式 基类名,.,继承方式 基类名n 派生类成员声明及定义; ; 一个类可继承多个类，此时称为多继承，派生类得到多个基类的特征。如果一个类只继承单个类，则称为单继承 继承方式规定了如何访问从基类继承的成员。在派生类的定义中，每一个继承方式，只限定紧跟其后的基类。继承方式的关键字为：public，protected，private，分别表示公有继承，保护继承，私
16、有继承。如果不显式给出继承方式，则表示默认的私有继承,23,10.2继承与派生,派生出来的新类，也同样可以作为基类，即再派生出新的派生类。这样，就形成了一个相互关联的类的家族，有时也称为类族。例如，多边形继承自己和图形，而三角形继承自多边形。直接派生某个类的基类称为该类的直接基类，基类的基类或者更高层的基类称为间接基类。比如，多边形是三角形的直接基类，几何图形是三角形的间接基类,24,10.2继承与派生,例如，针对几何图形、多边形、三角形的继承关系，我们可以得到如下的类： class Shape /几何形状类 public: void Draw(); /画图形的函数 private: float area; /图形的面积 ; class Polygon:public Shape /多边形类,继承自几何形状类 private: int pointNum; /新增属
