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。