C++ Primer Plus学习：第十三章

第十三章 类继承

继承的基本概念

类继承是指从已有的类派生出新的类。例：

表 0-1 player.h

class player

{

private:

string firstname;

string lastname;

bool hasTable;

public:

player(const string & fn="NULL", const string & ln= "none", bool ht = false);

void Name() const;

bool HasTable() const{return hasTable;};

void ResetTable(bool v) {hasTable = v;};

};

表 0-2 TableTennisClass.h

class TableTennisClass: public Player

{

private:

unsigned int rating;

public:

TableTennisPlayer(unsigned int r=0, const string &fn ="none",

const string &ln ="none",bool ht=false);

unsigned int Rating() const {return rating};

}

以上的方法称为公有继承，派生类对象存储了基类的数据成员和基类的方法。

派生类不能直接访问基类的私有成员，必须通过基类方法访问。创建派生类对象的时候，程序首先创建基类对象。基类对象应在程序进入派生类构造函数前被创建。C++使用成员初始化列表来完成这种工作。

表 0-3 C++初始化列表

TableTennisPlayer::TableTennisPlayer(unsigned int r=0, const string &fn ="none",

const string &ln ="none",bool ht=false):player(fn,ln,ht);

使用派生类构造函数的参数创建基类。

如果不指定调用基类的构造函数，程序将调用默认的基类的构造函数。

派生类对象过期时，程序首先调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数。

is-a继承关系：派生类对象也是一个基类对象，可以对基类对象执行的任何操作，也可以对派生类执行。

多态公有继承

多态：希望同一个方法在基类和派生类中的行为是不同的，我们可以使用虚方法来实现这种功能。

我们使用brass类和brassplus类说明

表 0-4 brass.h

#include<string>

class brass

{

private:

std::string fullName;

long acctNum;

double balance;

public:

brass(const std::string & s= "NullBody", long an=-1,

double bal =0.0,);

void Despoit(double amt);

virtual void Withdraw(double amt);

double Balance() const;

virtual void ViewAcct() const;

 

}

表 0-5 brassplus.h

class brassplus:public brass

{

private:

double maxLoan;

double rate;

double owesBank;

public:

brass(const std::string & s= "NullBody", long an=-1,

double bal =0.0, double ml=500,

double r=0.1125);

brassplus(const brass & ba, double ml=500,double r=0.1125);

virtual void ViewAcct() const;

virtual void Withdraw(double amt);

void ResetMax(double m) {maxLoan=m};

 

}

当定义基类方法为虚方法后，可以在继承类中重写此方法。通过对象调用虚方法，不能显示出虚方法的特性，当使用应用或者指针调用时，会显示出虚方法的多态性。

表 0-6 虚方法特性

cons tint CLIENTS=2;

brass* clients[CLIENTS];

clients[0]=new brass("Tom",123456,1000);

clients[1]=new brassplus(*clients[0],1000,0.0125);

//虚方法的多态性

clients[0]->ViewAcct(); //调用brass类的ViewAcct()函数

clients[1]-> ViewAcct();; //调用brassplus类的ViewAcct()函数

虚析构函数

若基类的析构函数不是虚的，delete clients[1];将执行~brass();这是不对的，若~brass声明为virtual ~brass();将执行brassplus的析构函数。

动态联编与静态联编

函数名联编：将源代码中的函数调用解释为执行特定的函数代码快。

在在编译阶段进行联编。但是，使用虚函数后，不能在编译阶段决定使用哪个函数，所以，编译器必须生成能够在程序运行阶段时选择正确虚方法的代码，这被称为动态联编。

虚函数的工作原理

编译器处理虚函数的方式是：给每个对象添加一个隐藏成员。隐藏成员中保存了一个指向函数地址的指针。这种数组称为虚函数表（virtual function table，vtbl）。虚函数表中存储了为类对象进行声明的虚函数的地址。基类和派生类对象均有一个独立的虚函数表的指针，如果派生类没有重定义虚函数，保存函数原始版本的地址。

虚函数使用注意事项

基类中声明的虚函数在基类和所有派生类中都是虚的。

如果定义的类被用作基类，则应将那些在派生类中需要重定义的类方法声明为虚的。

构造函数不能是虚的。派生类不继承基类的构造函数。

基类的析构函数应该是虚的。

如果派生类没有重新定义函数，将使用该函数的基类版本，如果派生类位于派生链中，则将使用最新的虚函数版本。

如果基类声明重载了，那么派生类中应该重定义所有的基类版本。如果之定义部分版本，其余版本将隐藏。

抽象基类

含有纯虚函数的类，此类不允许实例化，只能用来作为基类。

纯虚函数：声明的结尾加上=0；例：virtual double Area() const=0;

纯虚函数可以在源文件中定义。

继承和动态内存分配

如果基类动态内存分配，并重新定义赋值和复制构造函数。如果派生类不使用动态内存分配，不需要为派生类定义显式析构函数、复制构造函数和赋值运算符。

如果派生类使用动态内存分配，则应为派生类定义显式析构函数、复制构造函数和赋值运算符。如下表所示：

表 0-7 baseDMA.h

//Base Class of Dynamic Memory Allocation

#ifndef BDMA_H_

#define BDMA_H_

#include<iostream>

class baseDMA

{

private:

char *label;

int rating;

public:

baseDMA(const char *l="null", int r = 0);

baseDMA(const baseDMA& rs);

virtual ~baseDMA();

baseDMA & operator=(const baseDMA & rs);

friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const baseDMA &rs);

};

#endif

表 0-8 base.cpp

#include "baseDMA.h"

#include<cstring>

 

baseDMA::baseDMA(const char *l,int r)

{

label=new char[std::strlen(l)+1];

std::strcpy(label,l);

rating=r;

}

 

//复制构造函数

baseDMA::baseDMA(const baseDMA & rs)

{

label=new char[std::strlen(rs.label)+1];

std::strcpy(label,rs.label);

rating=rs.rating;

}

 

//析构函数

baseDMA::~baseDMA()

{

delete [] label;

}

 

//赋值操作符的重载

baseDMA & baseDMA::operator=(const baseDMA &rs)

{

//若是对象自己赋给自己

if(this==&rs)

return *this;

//否则，逐个属性赋值

delete [] label;

label=new char[std::strlen(rs.label)+1];

std::strcpy(label,rs.label);

rating=rs.rating;

return *this;

}

 

//<<操作符重载（友元函数）

std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const baseDMA &rs)

{

os<<"Label"<<rs.label<<std::endl;

os<<"Rating"<<rs.rating<<std::endl;

return os;

}

 

表 0-9 deriveDMA.h

#ifndef DDMA_H_

#define DDMA_H_

class deriveDMA

{

private:

char *style;

public:

deriveDMA(const char * s="none", const char *l="null",int r=0);

deriveDMA(const char *s, const baseDMA & rs);

deriveDMA(const deriveDMA & ds);

~deriveDMA();

deriveDMA & operator=(const deriveDMA &rs);

friend std::ostream & operator<<(std::ostream);

};

#endif

表 0-10 deriveDMA.cpp

#include "deriveDMA.h"

#include <cstring>

 

deriveDMA::deriveDMA(const char *s, const char *l, int r):baseDMA(l,r)

{

style=new char[std::strlen(s)+1];

std::strcpy(style,s);

}

 

deriveDMA::deriveDMA(const char * s,const baseDMA & rs):baseDMA(rs)

{

style=new char[std::strlen(s)+1];

std::strcpy(style,s);

}

 

//重定义复制构造函数

deriveDMA::deriveDMA(const deriveDMA & ds)

{

style=new char[std::strlen(ds.style)+1];

std::strcpy(style,ds.style);

}

 

//析构函数

deriveDMA::~deriveDMA()

{

delete [] style;

}

 

//重定义赋值操作符

//利用派生类对象调用基类赋值操作符初始化派生类中的基类成员

deriveDMA & operator=(const deriveDMA & ds)

{

//如果是自我赋值

if(this==&ds)

return *this;

delete [] style;

//使用派生类对象初始化基类对象

//等价于*this=ds;

baseDMA::operator(ds);

style=new char[std::strlen(ds.style)+1];

std::strcpy(style,ds.style);

return *this

}

 

//重载<<运算符

std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const deriveDMA & ds)

{

//由于<<重载通过友元函数定义，而派生类不继承基类的友元函数

//所以使用强制类型转化将派生类对象转化为基类对象的引用

//以调用基类的<<运算符（友元函数）

os<<(const baseDMA &)ds;

os<<"Style"<<ds.style<<std::endl;

return os;

}

总结

派生类不继承基类的构造函数、析构函数和赋值运算符。

如果派生类使用了new运算符，则必须提供显式的赋值运算符，必须为类的每个成员提供赋值运算符。

友元函数并非成员函数，因此不能被继承。