C 程序设计课件：第八章 继承与多态

继承继承(inheritance)(inheritance)：该机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手该机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加功能。增加功能。这样产生新的类，称派生类。继承呈现了面向这样产生新的类，称派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构。对象程序设计的层次结构。体现了由简单到复杂的认识过体现了由简单到复杂的认识过程程。第八章 继承与多态多态性多态性(polymorphism):(polymorphism):多态性包括静态的多态性和动态的多态性。前者亦称编译多态性包括静态的多态性和动态的多态性。前者亦称编译时的多态性，包括函数的重载和运算符的重载。后者亦称时的多态性，包括函数的重载和运算符的重载。后者亦称运行时的多态性，这是以虚函数为基础的，是面向对象程运行时的多态性，这是以虚函数为基础的，是面向对象程序设计的标志性特征。序设计的标志性特征。体现了类推和比喻的思想方法。体现了类推和比喻的思想方法。第八章 继承与多态8.1继承与派生的概念继承与派生的概念 8.4虚基类虚基类（选读）（选读）8.3多重继承与派生类成员标识多重继承与派生类成员标识(选读选读)8.6多态性与虚函数多态性与虚函数8.5派生类应用讨论派生类应用讨论8.2派生类的构造函数与析构函数派生类的构造函数与析构函数 附录：附录：UML类图中的依赖关系类图中的依赖关系附录：用附录：用UML类图表示派生类图表示派生8.1 继承与派生的概念层次概念层次概念是计算机的重要概念。通过是计算机的重要概念。通过继承继承（inheritance）的机制可对类（的机制可对类（class）分层，提供类型分层，提供类型/子类型的关系。子类型的关系。C+通过通过类派生类派生（class derivation）的机制来支持继承。的机制来支持继承。被继承的类称为被继承的类称为基类基类（base class）或或超类超类（superclass），新的类为新的类为派生类派生类（derived class）或或子类子类（subclass）。）。基基类和派生类的集合称作类和派生类的集合称作类继承层次结构类继承层次结构（hierarchy）。）。如果基类和派生类共享相同的公有接口，则派生类被称作如果基类和派生类共享相同的公有接口，则派生类被称作基类的子类型（基类的子类型（subtype）。）。层次概念：层次概念：派生反映了事物之间的联系，事物的共性与个性之间的关系。派生反映了事物之间的联系，事物的共性与个性之间的关系。派生与独立设计若干相关的类，前者工作量少，重复的部分派生与独立设计若干相关的类，前者工作量少，重复的部分可以从基类继承来，不需要单独可以从基类继承来，不需要单独编程编程。8.1 继承与派生的概念8.1.1类的派生与继承类的派生与继承 8.1.2公有派生与私有派生公有派生与私有派生 派生类的定义：派生类的定义：class 派生类名：访问限定符派生类名：访问限定符 基类名基类名1，访问限定符，访问限定符 基类名基类名2，访问限定符，访问限定符 基类名基类名n private:成员表成员表1；/派生类增加或替代的私有成员派生类增加或替代的私有成员public:成员表成员表2；/派生类增加或替代的公有成员派生类增加或替代的公有成员protected:成员表成员表3；/派生类增加或替代的保护成员派生类增加或替代的保护成员；/分号不可少分号不可少其中基类其中基类1 1，基类，基类2 2，是已声明的类。是已声明的类。在派生类定义的类体中在派生类定义的类体中给出的成员称为给出的成员称为派生类成员派生类成员，它们是新增加成员，它们给派生类，它们是新增加成员，它们给派生类添加了不同于基类的新的属性和功能。派生类成员也包括取代基添加了不同于基类的新的属性和功能。派生类成员也包括取代基类成员的更新成员。类成员的更新成员。8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承访问限定符两方面含义：访问限定符两方面含义：派生类成员（新增派生类成员（新增成员）函数对基类（继承来的）成员的访问（调用成员）函数对基类（继承来的）成员的访问（调用和操作）和操作），和，和从派生类对象之外对派生类对象中的从派生类对象之外对派生类对象中的基类成员的访问基类成员的访问。放在后面讨论。放在后面讨论。公有派生限制最少，是派生的主流。公有派生限制最少，是派生的主流。访问限定符：访问限定符：基类名前的访问限定符，是对基类成员进一步的限制。基类名前的访问限定符，是对基类成员进一步的限制。访问控制也是三种：访问控制也是三种：公有（公有（public）方式，亦称公有继承方式，亦称公有继承保护（保护（protected）方式，亦称保护继承）方式，亦称保护继承私有（私有（private）方式，方式，亦称私有继承。亦称私有继承。基类基类1基类基类2基类基类n派生类派生类1派生类派生类2基类基类派生类派生类1派生类派生类2（a）多重继承多重继承 （b）单继承单继承 图图8.1多重继承与单继承多重继承与单继承 一个基类一个基类可以直接可以直接派生出多派生出多个派生类个派生类派生类可派生类可以由多个以由多个基类共同基类共同派生出来，派生出来，称多重继称多重继承。承。8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承多重继承：多重继承：如果一个派生类可以同时有多个基类，称如果一个派生类可以同时有多个基类，称为多重继承（为多重继承（multiple-inheritance），这时的派生类同），这时的派生类同时得到了多个已有类的特征。时得到了多个已有类的特征。单继承：单继承：派生类只有一个直接基类的情况称为单继承派生类只有一个直接基类的情况称为单继承（single-inheritance）。）。8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承 在派生过程中，派生出来的新类同样可以在派生过程中，派生出来的新类同样可以作为基类再继续派生出更新的类，依此类推形作为基类再继续派生出更新的类，依此类推形成一个层次结构。直接参与派生出某类称为直成一个层次结构。直接参与派生出某类称为直接基类，而基类的基类，以及更深层的基类称接基类，而基类的基类，以及更深层的基类称为为间接基类间接基类。类族：类族：同时一个基类可以直接派生出多个派生类。同时一个基类可以直接派生出多个派生类。这样形成了一个相互关联的类族。如这样形成了一个相互关联的类族。如MFC就是就是这样的族类，它由一个这样的族类，它由一个CObject类派生出类派生出200个个MFC类中的绝大多数。类中的绝大多数。多层次继承：多层次继承：编制编制派生派生类时类时可分可分四步四步 吸收基类的成员吸收基类的成员 改造基类成员改造基类成员 发展新成员发展新成员重写构造函数与析构函数重写构造函数与析构函数 8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承不论是数据成员，还是函数成员，不论是数据成员，还是函数成员，除构造函数与析构函数外全盘接收除构造函数与析构函数外全盘接收 声明一个和某基类成员同名的新成员声明一个和某基类成员同名的新成员,派派生类中的新成员就屏蔽了基类同名成员生类中的新成员就屏蔽了基类同名成员派生类新成员必须与基类成员不同名，它派生类新成员必须与基类成员不同名，它的加入保证派生类在功能上有所发展。的加入保证派生类在功能上有所发展。派生编程步骤：派生编程步骤：8.1.1 8.1.1 类的派生与继承类的派生与继承第二步中，第二步中，新成员新成员如是成员函数，参数表和返如是成员函数，参数表和返回值也完全一样，称为同名覆盖回值也完全一样，称为同名覆盖(Override)，否则是重载否则是重载。第三步中，独有的新成员才是继承与派生的核第三步中，独有的新成员才是继承与派生的核心特征。心特征。第四步是重写构造函数与析构函数，派生类不第四步是重写构造函数与析构函数，派生类不继承这两种函数。不管原来的函数是否可用继承这两种函数。不管原来的函数是否可用一一律重写可免出错律重写可免出错。方式类似聚合方式类似聚合含成员对含成员对象的类的构造函数象的类的构造函数。详细内容后文讨论。详细内容后文讨论。【例例8.18.1】由在册人员类公有派生学生类由在册人员类公有派生学生类【例例8.1】由在册人员类公有派生学生类。我由在册人员类公有派生学生类。我们希望基类和派生类共享相同的公有接口们希望基类和派生类共享相同的公有接口,只能采用公有派生来实现。只能采用公有派生来实现。基类：基类：class Personstring IdPerson;/身份证号身份证号,18位数字位数字string Name;/姓名姓名Tsex Sex;/性别性别enum Tsexmid,man,woman;int Birthday;/生日生日,格式格式1986年年8月月18日写作日写作19860818string HomeAddress;/家庭地址家庭地址public:Person(string,string,Tsex,int,string);/构造函数构造函数 Person();/默认的构造函数默认的构造函数 Person();/析构函数析构函数【例例8.18.1】由在册人员类公有派生学生类由在册人员类公有派生学生类void SetName(string);/修改名字修改名字string GetName()return Name;/提取名字提取名字void SetSex(Tsex sex)Sex=sex;/修改性别修改性别Tsex GetSex()return Sex;/提取性别提取性别void SetId(string id)IdPerson=id;/修改身份证号修改身份证号string GetId()return IdPerson;/提取身份证号提取身份证号void SetBirth(int birthday)Birthday=birthday;/修改生日修改生日int GetBirth()return Birthday;/提取生日提取生日void SetHomeAdd(string);/修改住址修改住址string GetHomeAdd()return HomeAddress;/提取住址提取住址void PrintPersonInfo();/输出个人信息输出个人信息;/接口函数：接口函数：【例例8.18.1】由在册人员类公有派生学生类由在册人员类公有派生学生类派生的学生类派生的学生类:class Student:public Person /定义派生的学生类定义派生的学生类 string NoStudent;/学号学号 course cs30;/30门课程与成绩门课程与成绩public:Student(string id,string name,Tsex sex,int birthday,string homeadd,string nostud);/注意注意派生类构造函数派生类构造函数声明方式声明方式 Student();/默认派生类构造函数默认派生类构造函数 Student();/派生类析构函数派生类析构函数 SetCourse(string,int);/课程设置课程设置 int GetCourse(string);/查找成绩查找成绩 void PrintStudentInfo();/打印学生情况打印学生情况;struct course string coursename;int grade;验证验证主函数主函数8.2 8.2 派生类的构造函数与析构函数派生类的构造函数与析构函数注意：注意：本例中标准本例中标准C+字符串字符串string是作为成员对象使用的是作为成员对象使用的（聚合聚合），动态内存分配的构造和析构被封装起来，使用十），动态内存分配的构造和析构被封装起来，使用十分简单。如使用动态生成的分简单。如使用动态生成的C风格字符串，要考虑深复制，风