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1、1第十章第十章 第一讲：类的继承与派生第一讲：类的继承与派生C+语言程序设计2本讲主要内容本讲主要内容l类的继承与派生类的继承与派生l类成员的访问控制类成员的访问控制l单继承与多继承单继承与多继承l派生类的构造、析构函数派生类的构造、析构函数l虚基类虚基类3类的继承与派生类的继承与派生l保持已有类的特性而构造新类的过程保持已有类的特性而构造新类的过程称为称为继承继承。l在已有类的基础上新增自己的特性而在已有类的基础上新增自己的特性而产生新类的过程称为派生。产生新类的过程称为派生。l被继承的已有类称为基类（或父类）。被继承的已有类称为基类（或父类）。l派生出的新类称为派生类。派生出的新类称为派生
2、类。4继承与派生问题举例继承与派生问题举例类的继承与派生5继承与派生问题举例继承与派生问题举例类的继承与派生6继承与派生问题举例继承与派生问题举例类的继承与派生7继承与派生问题举例继承与派生问题举例类的继承与派生8继承与派生的目的继承与派生的目的l继承的目的：实现代码重用。继承的目的：实现代码重用。l派生的目的：当新的问题出现，原有派生的目的：当新的问题出现，原有程序无法解决（或不能完全解决）时，程序无法解决（或不能完全解决）时，需要对原有程序进行改造。需要对原有程序进行改造。类的继承与派生派生类的定义派生类的定义私有成员私有成员保护成员保护成员公共成员公共成员私有成员私有成员保护成员保护成员
3、公用成员公用成员派派生生类类成成员员继继承承部部分分新新定定义义部部分分派派生生类类类的继承与派生10派生类的声明派生类的声明class 派生类名：派生类名：继承方式继承方式 基类名基类名 成员声明；成员声明；类的继承与派生缺省为缺省为private11继承方式继承方式l不同继承方式的影响主要体现在：不同继承方式的影响主要体现在：派生类成员成员对基类成员的访问权限通过派生类对象对象对基类成员的访问权限l三种继承方式三种继承方式公有继承私有继承保护继承类成员的访问控制12公有继承公有继承(public)l基类的基类的public和和protected成员的访问属性在成员的访问属性在派生类中派生类
4、中保持不变保持不变，但，但基类的基类的private成员成员不不可可直接直接访问访问。 注意注意：基类的：基类的private成员不能转化为派生类成员不能转化为派生类的任何成员。的任何成员。l派生类中的成员函数可以直接访问基类中的派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和和protected成员，但不能直接访问基成员，但不能直接访问基类的类的private成员。成员。l通过通过派生类的对象派生类的对象只能访问基类的只能访问基类的public成员。成员。类成员的访问控制13例例 公有继承举例公有继承举例class Point/基类基类Point类的声明类的声明public:/公有函数成
5、员公有函数成员void InitP (float xx=0, float yy=0) X=xx; Y=yy;void Move (float xOff, float yOff) X+=xOff; Y+=yOff;float GetX() return X;float GetY() return Y;private:/私有数据成员私有数据成员float X,Y;类成员的访问控制class Rectangle: public Point /派生类声明派生类声明public:/新增公有函数成员新增公有函数成员void InitR (float x, float y, float w, float h
6、)InitP(x,y);W=w;H=h;/调用基类公有成员函数调用基类公有成员函数float GetH() return H;float GetW() return W;private:/新增私有数据成员新增私有数据成员float W,H;14#include#includeusing namecpace std;int main() Rectangle rect;rect.InitR(2,3,20,10); /通过派生类对象访问基类公有成员通过派生类对象访问基类公有成员rect.Move(3,2); coutrect.GetX(), rect.GetY(),rect.GetH(),rect.
7、GetW()endl;return 0;1516私有继承私有继承(private)l基类的基类的public和和protected成员都以成员都以private身份出现在派生类中，但基类身份出现在派生类中，但基类的的private成员成员不可直接访问不可直接访问。l派生类中的成员函数可以直接访问基派生类中的成员函数可以直接访问基类中的类中的public和和protected成员，但不成员，但不能直接访问基类的能直接访问基类的private成员。成员。l通过通过派生类的对象派生类的对象不能直接访问基类不能直接访问基类中的任何成员。中的任何成员。类成员的访问控制17例例 私有继承举例私有继承举例c
8、lass Rectangle: private Point /派生类声明派生类声明public:/新增外部接口新增外部接口void InitR(float x, float y, float w, float h)InitP(x,y);W=w;H=h; /访问基类公有成员访问基类公有成员void Move(float xOff, float yOff) Point:Move(xOff,yOff);float GetX() return Point:GetX();float GetY() return Point:GetY();float GetH() return H;float GetW()
9、 return W;private:/新增私有数据新增私有数据float W,H;类成员的访问控制#include#includeusing namecpace std;int main() /通过派生类对象只能访问本类公有成员通过派生类对象只能访问本类公有成员 Rectangle rect;rect.InitR(2,3,20,10);rect.Move(3,2);coutrect.GetX(), rect.GetY(),rect.GetH(),rect.GetW()endl;return 0;1819保护继承保护继承(protected)l基类的基类的public和和protected成员都
10、以成员都以protected身份出现身份出现在派生类中，但在派生类中，但基类的基类的private成员成员不可直接访问不可直接访问。l派生类中的成员函数可以直接访问基派生类中的成员函数可以直接访问基类中的类中的public和和protected成员，但不成员，但不能直接访问基类的能直接访问基类的private成员。成员。l通过通过派生类的对象派生类的对象不能直接访问基类不能直接访问基类中的任何成员中的任何成员类成员的访问控制20protected 成员的特点与作用成员的特点与作用l对建立其所在类对象的模块来说，它对建立其所在类对象的模块来说，它与与 private 成员的性质相同。成员的性质相
11、同。l对于其派生类来说，它与对于其派生类来说，它与 public 成员成员的性质相同。的性质相同。l既实现了数据隐藏，又方便继承，实既实现了数据隐藏，又方便继承，实现代码重用。现代码重用。类成员的访问控制21例例 protected 成员举例成员举例class A protected: int x;int main() A a; a.x=5; /错误错误类成员的访问控制class A protected: int x;class B: public A public: void Function();void B:Function() x=5; /正确正确2223类型兼容规则类型兼容规则l一个
12、公有派生类的对象在使用上可以一个公有派生类的对象在使用上可以被当作基类的对象，被当作基类的对象，反之则禁止反之则禁止。具。具体表现在：体表现在：派生类的对象可以被赋值给基类对象。派生类的对象可以初始化基类的引用。指向基类的指针也可以指向派生类。l通过基类对象名、指针只能使用通过基类对象名、指针只能使用从基从基类继承的成员类继承的成员类型兼容24例例 类型兼容规则举例类型兼容规则举例#include using namecpace std;class B0/基类基类B0声明声明 public:void display()coutB0:display()endl;/公有成员函数公有成员函数;类型兼
13、容class B1: public B0 public:void display()coutB1:display()endl;class D1: public B1public:void display()coutD1:display()display();/对象指针对象指针-成员名成员名 25void main()/主函数主函数 B0 b0;/声明声明B0类对象类对象B1 b1;/声明声明B1类对象类对象D1 d1;/声明声明D1类对象类对象B0 *p;/声明声明B0类指针类指针p=&b0; /B0类指针指向类指针指向B0类对象类对象fun(p);p=&b1; /B0类指针指向类指针指向B1
14、类对象类对象fun(p);p=&d1; /B0类指针指向类指针指向D1类对象类对象fun(p);运行结果：B0:display()B0:display()B0:display()2627基类与派生类的对应关系基类与派生类的对应关系l单继承单继承派生类只从一个基类派生。l多继承多继承派生类从多个基类派生。l多重派生多重派生由一个基类派生出多个不同的派生类。l多层派生多层派生派生类又作为基类，继续派生新的类。单继承与多继承28多继承时派生类的声明多继承时派生类的声明class 派生类名：继承方式派生类名：继承方式1 基类名基类名1，继承方式继承方式2 基类名基类名2，. 成员声明；成员声明；注意：
15、每一个注意：每一个“继承方式继承方式”，只用于限，只用于限制对紧随其后之基类的继承。制对紧随其后之基类的继承。单继承与多继承29多继承举例多继承举例class A public: void setA(int); void showA(); private: int a;class B public: void setB(int); void showB();private: int b;class C : public A, private B public: void setC(int, int, int); void showC(); private: int c;单继承与多继承void
16、A:setA(int x) a=x; void B:setB(int x) b=x; void C:setC(int x, int y, int z) /派生类成员直接访问基类的派生类成员直接访问基类的 /公有成员公有成员 setA(x); setB(y); c=z;/其它函数实现略其它函数实现略int main() C obj; obj.setA(5); obj.showA(); obj.setC(6,7,9); obj.showC();/ obj.setB(6); 错误错误/ obj.showB(); 错误错误 return 0;3031继承时的构造函数继承时的构造函数l基类的构造函数不被
17、继承基类的构造函数不被继承，派生类中，派生类中需要声明自己的构造函数。需要声明自己的构造函数。l声明构造函数时，只需要对本类中新声明构造函数时，只需要对本类中新增成员进行初始化，对继承来的基类增成员进行初始化，对继承来的基类成员的初始化，自动调用基类构造函成员的初始化，自动调用基类构造函数完成。数完成。l派生类的构造函数需要给基类的构造派生类的构造函数需要给基类的构造函数传递参数（函数传递参数（只能通过初始化列表只能通过初始化列表）派生类的构造、析构函数32单一继承时的构造函数单一继承时的构造函数派生类名派生类名:派生类名派生类名(基类所需的形参，基类所需的形参，本类成员所需的形参本类成员所需
18、的形参):基类名基类名(参数表参数表) 本类成员初始化赋值语句；本类成员初始化赋值语句；派生类的构造、析构函数本类的成员可在类表中本类的成员可在类表中也可在函数体中初始化也可在函数体中初始化33单一继承时的构造函数举例单一继承时的构造函数举例#includeusing namecpace std;class B public: B(); B(int i); B(); void Print() const; private: int b;派生类的构造、析构函数B:B() b=0;coutBs default constructor called.endl;B:B(int i) b=i; cout
19、Bs constructor called. endl;B:B() coutBs destructor called.endl; void B:Print() const coutbendl; 34class C:public B public: C(); C(int i,int j); C(); void Print() const;private: int c;35C:C() c=0;coutCs default constructor called.endl;C:C(int i,int j):B(i) c=j;coutCs constructor called.endl;C:C() co
20、utCs destructor called.endl; void C:Print() const B:Print();coutcendl; void main() C obj(5,6);obj.Print(); 3637多继承时的构造函数多继承时的构造函数派生类名派生类名:派生类名派生类名(基类基类1形参，形参，基类基类2形参，形参，.基类基类n形参形参，本类形参，本类形参):基类基类名名1(参数参数), 基类名基类名2(参数参数), .基类名基类名n(参数参数) 本类成员初始化赋值语句；本类成员初始化赋值语句；派生类的构造、析构函数38派生类与基类的构造函数派生类与基类的构造函数l当基类中
21、声明有默认形式的构造函数或当基类中声明有默认形式的构造函数或未声明构造函数时，未声明构造函数时，派生类构造函数可派生类构造函数可以不向基类构造函数传递参数以不向基类构造函数传递参数。l若基类中未声明构造函数，派生类中也若基类中未声明构造函数，派生类中也可以不声明，全采用缺省形式构造函数。可以不声明，全采用缺省形式构造函数。l当基类声明当基类声明有带形参有带形参的构造函数时，派的构造函数时，派生类生类也应声明带形参也应声明带形参的构造函数，并将的构造函数，并将参数传递给基类构造函数。参数传递给基类构造函数。派生类的构造、析构函数39多继承且有内嵌对象时多继承且有内嵌对象时的构造函数的构造函数派生
22、类名派生类名:派生类名派生类名(基类基类1形参，基类形参，基类2形参，形参，.基类基类n形参，本类形参形参，本类形参):基类基类名名1(参数参数), 基类名基类名2(参数参数), .基类名基类名n(参数参数)，对象数据成员的初始化对象数据成员的初始化 本类成员初始化赋值语句；本类成员初始化赋值语句；派生类的构造、析构函数40构造函数的调用次序构造函数的调用次序1 调用调用基类构造函数基类构造函数，调用顺序按照，调用顺序按照它们被继承时声明的顺序（它们被继承时声明的顺序（从左向从左向右右）。）。2 调用调用成员对象成员对象的构造函数，调用顺的构造函数，调用顺序按照它们在类中序按照它们在类中声明的
23、顺序声明的顺序。3 派生类派生类的构造函数体中的内容。的构造函数体中的内容。派生类的构造、析构函数41拷贝构造函数拷贝构造函数l若建立派生类对象时调用缺省拷贝构若建立派生类对象时调用缺省拷贝构造函数，则编译器将自动调用基类的造函数，则编译器将自动调用基类的缺省拷贝构造函数。缺省拷贝构造函数。l若若编写派生类的拷贝构造函数编写派生类的拷贝构造函数，则需，则需要为基类相应的拷贝构造函数要为基类相应的拷贝构造函数传递参传递参数数。例如。例如:C:C(C &c1):B(c1)派生类的构造、析构函数42例例 派生类构造函数举例派生类构造函数举例#include using namecpace std;c
24、lass B1/基类基类B1，构造函数有参数，构造函数有参数public:B1(int i) coutconstructing B1 iendl;class B2/基类基类B2，构造函数有参数，构造函数有参数public:B2(int j) coutconstructing B2 jendl;class B3/基类基类B3，构造函数无参数，构造函数无参数public:B3()coutconstructing B3 *endl;派生类的构造、析构函数class C: public B2, public B1, public B3 public:/派生类的公有成员派生类的公有成员C(int a,
25、int b, int c, int d): B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B2(b) private:/派生类的私有对象成员派生类的私有对象成员B1 memberB1;B2 memberB2;B3 memberB3;void main() C obj(1,2,3,4); 运行结果：constructing B2 2constructing B1 1constructing B3 *constructing B1 3constructing B2 4constructing B3 *4344继承时的析构函数继承时的析构函数l析构函数也不被继承析构函数也不被继承，派生
26、类自行声明，派生类自行声明l声明方法与一般（无继承关系时）类的声明方法与一般（无继承关系时）类的析构函数相同。析构函数相同。l不需要显式地调用基类的析构函数，系不需要显式地调用基类的析构函数，系统会自动隐式调用。统会自动隐式调用。l析构函数的调用次序与构造函数析构函数的调用次序与构造函数相反相反。派生类的构造、析构函数45例例 派生类析构函数举例派生类析构函数举例派生类的构造、析构函数#include using namecpace std;class B1/基类基类B1声明声明 public:B1(int i) coutconstructing B1 iendl;B1() coutdestr
27、ucting B1 endl;class B2/基类基类B2声明声明public:B2(int j) coutconstructing B2 jendl;B2() coutdestructing B2 endl;class B3/基类基类B3声明声明public:B3()coutconstructing B3 *endl;B3() coutdestructing B3 endl;class C: public B2, public B1, public B3public:C(int a, int b, int c, int d): B1(a),memberB2(d),memberB1(c),B
28、2(b)private:B1 memberB1;B2 memberB2;B3 memberB3;void main() C obj(1,2,3,4); 4647运行结果运行结果constructing B2 2constructing B1 1constructing B3 *constructing B1 3constructing B2 4constructing B3 *destructing B3destructing B2destructing B1destructing B3destructing B1destructing B248同名隐藏规则同名隐藏规则当派生类与基类中有当派生
29、类与基类中有相同成员相同成员时：时：l若未强行指名，则通过派生类对象使若未强行指名，则通过派生类对象使用的是派生类中的同名成员。用的是派生类中的同名成员。l如要通过派生类对象访问基类中被覆如要通过派生类对象访问基类中被覆盖的同名成员，应使用盖的同名成员，应使用基类名限定基类名限定。派生类成员的标识与访问49例例 多继承同名隐藏举例多继承同名隐藏举例派生类成员的标识与访问#include using namecpace std;class B1/声明基类声明基类B1 public:/外部接口外部接口int nV;void fun() coutMember of B1endl;class B2/声
30、明基类声明基类B2 public:/外部接口外部接口int nV;void fun()coutMember of B2endl;class D1: public B1, public B2 public:int nV;/同名数据成员同名数据成员void fun()coutMember of D1endl;/同名函数成员同名函数成员;void main() D1 d1;d1.nV=1; /对象名对象名.成员名标识成员名标识, 访问访问D1类成员类成员d1.fun(); d1.B1:nV=2; /作用域分辨符标识作用域分辨符标识, 访问基类访问基类B1成员成员d1.B1:fun(); d1.B2:
31、nV=3; /作用域分辨符标识作用域分辨符标识, 访问基类访问基类B2成员成员d1.B2:fun();5051二义性问题二义性问题l在多继承时，基类与派生类之间，或基在多继承时，基类与派生类之间，或基类之间出现同名成员时，将出现访问时类之间出现同名成员时，将出现访问时的二义性（不确定性）的二义性（不确定性）采用采用虚函数虚函数或同名隐藏或同名隐藏规则来解决。规则来解决。l当派生类从多个基类派生，而这些基类当派生类从多个基类派生，而这些基类又从同一个基类派生，则在访问此共同又从同一个基类派生，则在访问此共同基类中的成员时，将产生二义性基类中的成员时，将产生二义性采采用用虚基类虚基类来解决。来解决
32、。派生类成员的标识与访问52二义性问题举例（一）二义性问题举例（一）class A public: void f();class B public: void f(); void g();class C: public A, piblic B public: void g(); void h();如果声明：如果声明：C c1;则则 c1.f(); 具有二义性具有二义性而而 c1.g(); 无二义性（同名覆盖）无二义性（同名覆盖）派生类成员的标识与访问53二义性的解决方法二义性的解决方法l解决方法一：用类名来限定解决方法一：用类名来限定c1.A:f() 或或 c1.B:f()l解决方法二：同名覆
33、盖解决方法二：同名覆盖在在C 中声明一个同名成员函数中声明一个同名成员函数f()，f()再根据需要调用再根据需要调用 A:f() 或或 B:f()派生类成员的标识与访问54二义性问题举例（二）二义性问题举例（二）class B public: int b;class B1 : public B private: int b1;class B2 : public B private: int b2;class C : public B1,public B2 public: int f(); private: int d;派生类成员的标识与访问派生类派生类C的对象的存储结构示意图：的对象的存储结构
34、示意图：bb1bb2dB类成员B类成员B1类成员B2类成员C类对象有二义性：有二义性：C c;c.bc.B:b无二义性：无二义性：c.B1:bc.B2:b5556虚基类虚基类l虚基类的引入虚基类的引入用于有共同基类的场合l声明声明以virtual修饰说明基类例：class B1:virtual public Bl作用作用主要用来解决多继承时可能发生的对同一基类继承多次而产生的二义性问题.为最远的派生类提供唯一的基类成员，而不重复产生多次拷贝l注意：注意：在第一级继承时就要将共同基类设计为虚基类。57虚基类举例虚基类举例class B private: int b;class B1 : virt
35、ual public B private: int b1;class B2 : virtual public B private: int b2;class C : public B1, public B2 private: float d;下面的访问是正确的：下面的访问是正确的：C cobj;cobj.b; 虚 基 类虚基类的派生类对象存储结构示意图：虚基类的派生类对象存储结构示意图：BB1B2Cb1b2dB1类成员B2类成员C类对象bB类成员5859例例 虚基类举例虚基类举例 虚 基 类D1nV :int nVd:intB1:nV1:intB2:nV2:intfund():voidfun(
36、):voidB1nV1 :intB2nV2 :intD1nVd :intfund():void B0nV :intfun()(虚虚)继承类占用内存的大小继承类占用内存的大小l对于对于虚继承虚继承，派生类首先要通过加入，派生类首先要通过加入一个一个虚指针虚指针，用来指向父类，然后还，用来指向父类，然后还要包含父类中的所有内容，（父类的要包含父类中的所有内容，（父类的私有成员也包含，只是不显示）私有成员也包含，只是不显示）l例如例如 举例代码举例代码虚继承虚继承.cpp#include using namecpace std;class B0/声明基类声明基类B0 public:/外部接口外部接口
37、int nV;void fun()coutMember of B0endl;class B1: virtual public B0 /B0为虚基类，派生为虚基类，派生B1类类 public:/新增外部接口新增外部接口int nV1;class B2: virtual public B0 /B0为虚基类，派生为虚基类，派生B2类类 public:/新增外部接口新增外部接口int nV2;62class D1: public B1, public B2/派生类派生类D1声明声明 public: /新增外部接口新增外部接口int nVd;void fund()coutMember of D1endl
38、;void main()/程序主函数程序主函数 D1 d1; /声明声明D1类对象类对象d1d1.nV=2;/使用最远基类成员使用最远基类成员d1.fun();6364虚基类及其派生类构造函数虚基类及其派生类构造函数l建立对象时所指定的类称为建立对象时所指定的类称为最（远）派生类最（远）派生类。l虚基类成员的初始化虚基类成员的初始化是由是由最远派生类最远派生类的构造函的构造函数通过调用虚基类的构造函数进行初始化的。数通过调用虚基类的构造函数进行初始化的。l在整个继承结构中，直接或间接继承虚基类的在整个继承结构中，直接或间接继承虚基类的所有派生类，所有派生类，都必须在构造函数的成员初始化都必须在
39、构造函数的成员初始化表中给出对虚基类的构造函数的调用表中给出对虚基类的构造函数的调用。如果未。如果未列出，则表示调用该虚基类的缺省构造函数。列出，则表示调用该虚基类的缺省构造函数。l在建立对象时，只有最派生类的构造函数调用在建立对象时，只有最派生类的构造函数调用虚基类的构造函数，该派生类的其它基类对虚虚基类的构造函数，该派生类的其它基类对虚基类构造函数的调用基类构造函数的调用被忽略被忽略。 虚 基 类65有虚基类时的构造函数举例有虚基类时的构造函数举例 虚 基 类#include using namecpace std;class B0/声明基类声明基类B0 public:/外部接口外部接口B
40、0(int n) nV=n;int nV;void fun()coutMember of B0endl;class B1: virtual public B0 public:B1(int a) : B0(a) int nV1;class B2: virtual public B0 public:B2(int a) : B0(a) int nV2;class D1: public B1, public B2public:D1(int a) : B0(a), B1(a), B2(a)int nVd;void fund()coutMember of D1endl;void main()D1 d1(1);d1.nV=2;d1.fun();66
