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C++学习笔记(五)继承和派生(下)

C++学习笔记(五)继承和派生(下)

作者: 活体检测业余爱好 | 来源:发表于2017-08-01 12:43 被阅读29次

1、继承机制下的构造函数

在前一章节中,我们介绍了构造函数的功能和用法,派生类同样有构造函数当我们创建一个派生类对象的时候,基类构造函数将会被自动调用,用于初始化派生类从基类中继承过来的成员变量。而派生类中新增的成员变量则需要重新定义构造函数用于初始化了。

例1:

在本例中定义了book_derived类,该类没有自身的成员变量,类中所有成员变量都继承自book类,类中成员函数仅有一个display函数,该函数遮蔽了基类book中的display函数。在主函数中定义派生类的对象b,之后调用派生类的display函数,程序运行结果为:“The price of NoTitle is $0”。

从这例1中,我们不难看出派生类在创建对象时会自动调用基类构造函数。如果像例1这种情况,派生类中没有新增成员变量,基类的构造函数功能已经满足派生类创建对象初始化需要,则派生类则无需重新自定义一个构造函数,直接调用基类构造函数即可(mine:难道构造函数的目的就是初始化对象的成员变量??)。如果派生类中新增了成员变量,这时如果需要在创建对象时就进行初始化则需要自己设计一个构造函数构造函数的作用是在创建对象的时候对对象的成员变量进行初始化??),具体见例2。

例2:


本例中定义了两个类book类和codingbook类,codingbook类是book类的派生类。在codingbook类中新增了一个language成员变量,为此必须重新设计新的构造函数。在本例中book类中有一个默认构造函数和一个带参数的构造函数,codingbook类中同样声明了两个构造函数,一个默认构造函数和一个带参数的构造函数,默认构造函数显式调用基类的默认构造函数,带参构造函数显式调用基类的带参构造函数(mine:“函数():函数(){...}”表示前面函数调用后面函数?)。在主函数中定义了codingbook类的对象cpp,该对象调用codingbook类的默认构造函数,codingbook类中的默认构造函数先会调用基类的默认构造函数将title和price进行初始化,之后才会执行自身函数体中的内容。之后又定义了codingbook类对象java,该对象在定义时后面接有三个参数,很明显是需要调用codingbook类的带参构造函数,其中java参数用于初始化lang成员变量,而后两个参数则用于初始化从基类继承过来的title和price两个成员变量,当然初始化顺序依然是先调用基类的带参构造函数初始化title和price,然后再执行自身函数体中的初始化代码初始化lang成员变量

最后程序运行结果如下:

The price of NoTitle is $0
The language is 0
The price of Thinking in Java is $59.9
The language is 2

在这个例子中language没有显示为java或者cpp,只显示为0和2,这个熟悉枚举类型的应该都清楚,枚举类型在本例中其实就是从0开始的int类型。

从例2中,我们可以很清楚的看到,当我们创建派生类对象时,先由派生类构造函数调用基类构造函数,然后再执行派生类构造函数函数体中的内容,也就是说先执行基类构造函数,然后再去执行派生类构造函数。如果继承关系有好几层的话,例如A类派生出B类,B类派生出C类,则创建C类对象时,构造函数的执行顺序则为A的构造函数,其次是B的构造函数,最后是C类的构造函数。构造函数的调用顺序是按照继承的层次,自顶向下,从基类再到派生类的

例3:

本例中定义了两个类,基类base中定义了一个默认构造函数和一个带参数的构造函数。派生类derived中同样定义了两个构造函数,这两个构造函数一个为默认构造函数,一个为带参构造函数。派生类中的默认构造函数显式调用基类默认构造函数,带参构造函数显式调用基类的带参构造函数。我们在主函数中定义了派生类的两个对象,这两个对象一个是调用派生类的默认构造函数,另一个调用派生类的带参构造函数。

这个程序运行结果如下:

base default constructor
derived default constructor
base constructor
derived constructor

从运行结果可以看出创建对象时先是执行基类的构造函数,然后再是执行拍摄呢类构造函数。构造函数执行顺序是按照继承顺序自顶向下执行。(mine:那如果是没写“:基类的构造函数”呢??)

2、派生类构造函数调用规则

派生类构造函数可以自动调用基类的默认构造函数而无需显式调用。例如在上一节例2中,我们如果将condingbook类中的默认构造函数codingbook():book(){lang = none;}语句修改为codingbook(){lang = none;},则这个程序运行结果依然保持不变,因为派生类的构造函数会自动调用基类的默认构造函数。

派生类构造函数可以自动调用基类的默认构造函数,但是前提是默认构造函数必须存在。通常情况下,默认构造函数系统会自动生成的,但是如果在基类中,我们自己定义了一个带参数的构造函数,这个时候,系统是不会为基类自动生成默认构造函数的,这个时候派生类则无法自动调用基类的默认构造函数了,因为基类根本就不存在默认构造函数。遇到这种情况有两种解决方案:其一,在基类中定义一个默认构造函数(不带参数的构造函数),例如上一节中的例2;其二,派生类中的每一个构造函数都显式的调用基类中的带参构造函数。(mine:反正就是构造函数也会继承

例1:

我们来看一下这个例子,这个例子里面先定义了一个类base作为基类,基类中拥有两个成员变量x和y,同时定义了两个带参数的构造函数,两个都是带参构造函数,如此一来类base就不会自动生成默认构造函数了。再来看派生类定义,派生类中新增了成员变量z,并且定义了一个带参构造函数和一个默认构造函数。但是如此定义,编译器会提示语法错误,因为派生类的构造函数没有显示调用基类构造函数。解决这个问题的方法在上面说了,一个是在基类自己定义一个默认构造函数,另外一种方法是显示调用基类构造函数。当然在设计类的时候推荐使用后者,毕竟构造函数就是为了初始化成员变量的,如果不显式调用基类构造函数,则从基类中继承过来的成员变量将得不到初始化,这一般来说都不是我们所希望看到的。

同时,我们还建议在设计类的时候为每一个类设计一个默认构造函数,毕竟默认构造函数并不会妨碍构造函数的显式调用。通常我们还会遇到这样一种情况,派生类中并未显式定义构造函数,这个时候派生类中只有系统自动生成的默认构造函数,如此一来,如果我们不为基类设计一个默认构造函数,则程序就会编译出错。这种错误很玄妙,如果不小心还真是难以发现。为了避免这种情况的发生,我们建议为每一个类设计一个默认构造函数。

根据以上两点建议,我们将例1进行修改,正确代码如下。

例2:

在这个例子中,我们将例1中出现的问题采用双管齐下的方式解决了,为基类定义了默认构造函数,并且在派生类中显式地调用基类中的构造函数。

总的来说,在创建派生类对象时,必须显式或隐式地调用基类的某一个构造函数,这一点非常重要。当然被调用的基类的构造函数可以是带参构造函数,也可以是默认构造函数。

3、继承机制下的析构函数

创建派生类对象时构造函数的调用顺序是按照继承顺序,先执行基类构造函数,然后再执行派生类的构造函数但是对于析构函数,其调用顺序是正好相反的,即先执行派生类的析构函数,然后再执行基类的析构函数

例1:

在本例中定义了三个类,C类继承自B类,B类继承自A类。在每个类中定义默认构造函数和析构函数。在主函数中我们定义了C类的一个对象,创建对象时各个类的构造函数会被调用,之后退出程序,各类的析构函数会被逐一调用。程序运行结果如下:

A constructor
B constructor
C constructor
C destructor
B destructor
A destructor

程序运行结果很好地说明了构造函数和析构函数的执行顺序。构造函数的执行顺序是按照继承顺序自顶向下的,从基类到派生类,而析构函数的执行顺序是按照继承顺序自下向上,从派生类到基类。

因为每一个类中最多只能有一个析构函数,因此调用的时候并不会出现二义性,因此析构函数不需要显式的调用。

4、多继承

在前面所有的例子中,派生类都只有一个基类,我们成这种情况为单继承。而在C++中一个派生类中允许有两个及以上的基类,我们称这种情况为多继承。单继承中派生类是对基类的特例化,例如前面中编程类书籍是书籍中的特例。而多继承中,派生类是所有基类的一种组合。(mine:多继承,即继承多个父类)

例1:

在本例中我们定义了三个类,一个是教师类,该类中有一个成员变量职称title;另一个类是干部类,这个类中有一个成员变量职务post;最后定义了一个类teacher_cadre,这个类是cadre和teacher类的派生类,它也有一个新增的成员变量wages,表示工资。很明显教职工干部teacher_cadre类是cadre类和teacher类的组合。

在多继承中,派生类继承了所有基类中的所有成员变量和成员函数,这些继承过来的成员变量及成员函数其访问规则与单继承是相同的,下面我们将例1中的teacher_cadre类中的所有成员及访问属性列于下表中。

使用多继承可以描述事物之间的组合关系,但是如此一来也可能会增加命名冲突的可能性,冲突可能很有可能发生在基类与基类之间,基类与派生类之间。命名冲突是必须要解决的问题。

例2:

这个例子是一个非常极端的例子,只是为了说明命名冲突问题。我们来看一下例子,在本例中有三个类A、B和C,其中C类继承自类A和类B。在三个类中我们都有一个成员变量,变量名恰好都为x,然后成员函数都名为setx和getx。由于两个基类和派生类中出现了命名冲突,因此产生了遮蔽的情况。为了解决命名冲突问题我们只能采用域解析操作符来区分具体所调用的类中的成员函数。

5、虚基类

在多继承时很容易产生命名冲突问题,如果我们很小心地将所有类中的成员变量及成员函数都命名为不同的名字时,命名冲突依然有可能发生,比如非常经典的菱形继承层次。类A派生出类B和类C,类D继承自类B和类C,这个时候类A中的成员变量和成员函数继承到类D中变成了两份,一份来自A派生B然后派生D这一路,另一份来自A派生C然后派生D这一条路。

例1:

本例即为典型的菱形继承结构,类A中的成员变量及成员函数继承到类D中均会产生两份,这样的命名冲突非常的棘手,通过域解析操作符已经无法分清具体的变量了。为此,C++提供了虚继承这一方式解决命名冲突问题。虚继承只需要在继承属性前加上virtual关键字

例2:

在本例中,类B和类C都是继承类A都是虚继承,如此操作之后,类D只会得到一份来自类A的数据。在本例的主函数中,定义了类D的对象test,然后通过该对象调用从类A间接继承来的setx和getx成员函数,因为B和C继承自类A采用的是虚继承,故通过D调用setx和getx不会有命名冲突问题,因为D类只得到了一份A的数据

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