會(huì)計(jì)學(xué)1C應(yīng)用與開(kāi)發(fā)案例教程中實(shí)用6.1概述

繼承是C++語(yǔ)言的一種重要機(jī)制，該機(jī)制允許在既有類(lèi)的基礎(chǔ)上定義新的類(lèi)，而不需要把既有類(lèi)的內(nèi)容重新書(shū)寫(xiě)一遍。繼承是通過(guò)派生方式實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)基類(lèi)可以派生出多個(gè)派生類(lèi)，這種從一個(gè)基類(lèi)中的繼承叫單繼承。如果一個(gè)派生類(lèi)由多個(gè)基類(lèi)派生出來(lái)，稱(chēng)為多繼承。派生類(lèi)也可以作為基類(lèi)再派生出新的類(lèi)，形成類(lèi)的層次結(jié)構(gòu)。類(lèi)有三種繼承方式：公有繼承(public)、私有繼承(private)和保護(hù)繼承(protected)。我們可以通過(guò)不同的繼承方式限定成員的訪問(wèn)權(quán)限，以達(dá)到修改已有成員的目的。我們還可以通過(guò)同名覆蓋、作用域限定符和虛基類(lèi)的方法達(dá)到此目的。派生類(lèi)繼承了基類(lèi)的所有成員，但構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)除外，因此，在派生類(lèi)中，想要進(jìn)行特別的初始化和清理工作時(shí)，就要加入新的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。第1頁(yè)/共253頁(yè)6.1概述

多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的又一重要特征，多態(tài)的實(shí)現(xiàn)可分為編譯時(shí)的多態(tài)和運(yùn)行時(shí)的多態(tài)。編譯時(shí)的多態(tài)，指程序在編譯過(guò)程中確定函數(shù)操作的具體對(duì)象，通過(guò)函數(shù)重載來(lái)實(shí)現(xiàn)；運(yùn)行時(shí)的多態(tài)，是指程序在運(yùn)行過(guò)程中才能確定函數(shù)操作的具體對(duì)象，通過(guò)虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。虛函數(shù)為我們提供了一種更為靈活的多態(tài)性機(jī)制，它體現(xiàn)的是運(yùn)行時(shí)的多態(tài)，它允許函數(shù)調(diào)用與函數(shù)體之間的關(guān)系在運(yùn)行時(shí)才建立。虛函數(shù)是用virtual關(guān)鍵字聲明的非靜態(tài)成員函數(shù)。當(dāng)將基類(lèi)的同名函數(shù)定義為虛函數(shù)時(shí)，我們就可利用基類(lèi)類(lèi)型的指針訪問(wèn)該指針指向的派生類(lèi)對(duì)象的同名原型函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程的多態(tài)。第2頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念6.2.1基類(lèi)和派生類(lèi)繼承性在客觀世界中是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象。例如：當(dāng)一個(gè)小孩出生時(shí)，就從父親和母親那里繼承了一定的特征。隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的變化，這個(gè)小孩逐漸有了自己的性格特征，因此這個(gè)小孩就具備了從父母那里繼承來(lái)的以及自己所獨(dú)有的特征的組合。從面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的觀點(diǎn)看，繼承所表達(dá)的正是這樣一種類(lèi)與類(lèi)之間的關(guān)系，這種關(guān)系允許在既有類(lèi)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的類(lèi)。在最簡(jiǎn)單的情況下，一個(gè)類(lèi)B繼承類(lèi)A或者從類(lèi)A派生出類(lèi)B，通常類(lèi)A稱(chēng)為基類(lèi)（父類(lèi)），類(lèi)B稱(chēng)為派生類(lèi)（子類(lèi)）。這時(shí)，類(lèi)B的對(duì)象具有類(lèi)A對(duì)象的所有特性。也可以這樣說(shuō)，類(lèi)B從類(lèi)A派生出來(lái)。這意味著類(lèi)B至少描述了與類(lèi)A同樣的接口，至少包含了同類(lèi)A一樣的數(shù)據(jù)，可以共享類(lèi)A的成員函數(shù)。第3頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

類(lèi)B繼承了類(lèi)A（或稱(chēng)類(lèi)A派生了類(lèi)B）,那么類(lèi)A的公有段成員可以傳遞給派生類(lèi)B，當(dāng)作類(lèi)B自己的成員。在創(chuàng)建派生類(lèi)對(duì)象時(shí)，先要調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，以便分配基類(lèi)的公有段成員存儲(chǔ)空間；實(shí)際上，由于調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)派生類(lèi)對(duì)象包含有一個(gè)基類(lèi)對(duì)象，只是對(duì)于派生類(lèi)而言，不能訪問(wèn)基類(lèi)的私有段成員。派生類(lèi)的定義格式如下：

class派生類(lèi)名:繼承方式基類(lèi)名

{//派生類(lèi)成員定義

}第4頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

在上面的格式中，派生類(lèi)名是新定義的一個(gè)類(lèi)名，它是從由“基類(lèi)名”所標(biāo)識(shí)的類(lèi)派生而來(lái)的。這樣定義的派生類(lèi)繼承了基類(lèi)的除了構(gòu)造函數(shù)和析夠函數(shù)之外的所有成員，因此派生類(lèi)對(duì)象由兩部分組成：一部分是由基類(lèi)繼承的成員，另一部分是派生類(lèi)新增加的自己特有的成員?！袄^承方式”用于規(guī)定派生類(lèi)中從基類(lèi)繼承到的那部分成員在派生類(lèi)中的訪問(wèn)控制權(quán)限。繼承方式可用下列3個(gè)關(guān)鍵字之一來(lái)指定：public:公有繼承；protected:保護(hù)繼承；private:私有繼承。第5頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念【例6-1】#include<iostream.h>classA{private:intpri;public:intpub;voidset_pri(inta){pri=a;}voidset_pub(inta){pub=a;}

voidout_pri(){cout<<pri<<””<<endl;}};classB:publicA{private:intpri1;public:intpub1;voidset_pri1(inta){pri1=a;}第6頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

voidset_pub1(inta){pub1=a;}voidout(){cout<<pub<<””<<pri1<<””<<pub1<<endl;}};voidmain(){AobjA;objA.set_pri(1);objA.set_pub(2);objA.out_pri();BobjB;objB.set_pri(3);objB.set_pub(4);objB.set_pri1(5);objB.set_pub1(6);objB.out_pri();objB.out();}第7頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

程序的輸出結(jié)果為：

13456

該程序創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象objA（A類(lèi)對(duì)象）和objB（B類(lèi)對(duì)象）。盡管B類(lèi)沒(méi)有包含像out_pri()這樣的成員函數(shù)說(shuō)明，對(duì)象objB仍可以調(diào)用基類(lèi)的成員函數(shù)。使用了繼承，B類(lèi)的任何對(duì)象也是A類(lèi)的對(duì)象。該程序創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象objA（A類(lèi)對(duì)象）和objB（B類(lèi)對(duì)象）。盡管B類(lèi)沒(méi)有包含out_pri()函數(shù)聲明，但對(duì)象objB仍然可以調(diào)用out_pri()，因?yàn)锽類(lèi)繼承了A類(lèi)的公有成員函數(shù)out_pri()。第8頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念6.2.2繼承方式

1．公有繼承在上一小節(jié)中，我們用了公有繼承的例子，這種類(lèi)型的繼承是最常用的。對(duì)于公有繼承來(lái)說(shuō)，基類(lèi)的公有段成員和保護(hù)段成員在派生類(lèi)中的訪問(wèn)屬性不變。派生類(lèi)的其他成員可以直接訪問(wèn)繼承來(lái)的這些成員。而外部使用者只能通過(guò)對(duì)象來(lái)訪問(wèn)其公有成員?；?lèi)的私有成員是不可訪問(wèn)的（友員除外），就是說(shuō)，無(wú)論是派生類(lèi)的成員還是派生類(lèi)的對(duì)象都無(wú)法訪問(wèn)基類(lèi)的私有成員。應(yīng)注意的是：基類(lèi)的保護(hù)成員只能被派生類(lèi)的成員訪問(wèn)，不能被派生類(lèi)的對(duì)象訪問(wèn)。第9頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念【例6-2】#include<iostream.h>classA{protected:inti,j;public:voidget_ij();voidshow_ij()};classB:publicA{intk;public:intget_k();voidmake_k();}；classC:publicB{public:voidf();}；第10頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

這里，類(lèi)B由基類(lèi)A公有派生而來(lái)，則A公有段和保護(hù)段的成員在B中也是公有段和保護(hù)段的成員。同時(shí)，B又公有派生出類(lèi)C，這時(shí)，B的公有段和保護(hù)段的成員（包括從A繼承過(guò)來(lái)的成員）在C中也是公有段和保護(hù)段的成員。下面是各成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)代碼：

第11頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念voidA::get_ij(){cout<<“Enterthetwonumbers:”;cin>>i>>j;}voidA::show_ij(){cout<<i<<””<<j<<”\n”;}

intB::get_k(){returnk;}voidB::make_k(){k=I+j;}voidC::f(){i=5;j=6;}第12頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

可見(jiàn)，在B和C中都可以直接使用基類(lèi)A的保護(hù)段中的成員i和j。下面的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明了怎樣使用這些派生類(lèi)。

voidmain(){BobjB;CobjC;objB.get_ij();objB.show_ij();objB.make_k();cout<<objB.get_k()<<”\n”;objC.f();objC.show_ij();}第13頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

程序的輸出結(jié)果為：

Enterthetwonumbers:1212356

總之，一個(gè)派生類(lèi)如果從基類(lèi)公有派生出來(lái)，則基類(lèi)成員的訪問(wèn)權(quán)限在派生類(lèi)中保持不變。第14頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念2.私有繼承當(dāng)類(lèi)的繼承方式為私有繼承時(shí)，基類(lèi)公有段成員和保護(hù)段成員在派生類(lèi)中作為私有成員，派生類(lèi)的其他成員可以直接訪問(wèn)它們。但是，在外部通過(guò)派生類(lèi)的對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)?；?lèi)的私有成員仍然不可訪問(wèn)（友員除外），即不允許派生類(lèi)的成員函數(shù)訪問(wèn)基類(lèi)的私有成員。經(jīng)過(guò)私有繼承之后，所有基類(lèi)的成員都成為派生類(lèi)的私有成員，如果進(jìn)一步派生的話，新的派生類(lèi)的成員函數(shù)就不能訪問(wèn)已變成私有的基類(lèi)的成員。修改前面公有派生的例子如下：第15頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念【例6-3】#include<iostream.h>classA{protected:inti,j;public:voidget_ij();voidshow_ij();};classB:privateA{intk;public:intget_k();voidmake_k();};classC:publicB{public:voidf();};第16頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

這里，派生類(lèi)B由基類(lèi)A私有派生，A的公有段和保護(hù)段的成員在B中變成了私有段的成員。同時(shí)，C又由類(lèi)B公有派生，則B的公有段和保護(hù)段的成員（注意：并不包括從A繼承過(guò)來(lái)的成員，它們屬于B的私有段）成為C的公有段和保護(hù)段的成員。下面是各成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：第17頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念voidA::get_ij(){cout<<“Enterthetwonumbers:”;cin>>i>>j;}voidA::show_ij(){cout<<i<<””<<j<<”\n”;}intB::get_k()

{returnk;}voidB::make_k(){k=i＋j;}voidC::f(){i=5;//錯(cuò)誤

j=6;//錯(cuò)誤

}第18頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

類(lèi)A的保護(hù)段成員i和j已經(jīng)成了類(lèi)B的私有段成員，因此，B的派生類(lèi)C以及B的對(duì)象都不能訪問(wèn)A的保護(hù)段成員i和j、以及A的公有段成員函數(shù)get_ij()和show_ij()。下面的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明了這些派生類(lèi)的使用。

voidmain(){BobjB;CobjC;objB.get_ij();//錯(cuò)誤，外部對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)私有成員

objB.show_ij();//錯(cuò)誤，外部對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)私有成員

objB.make_k();cout<<objB.get_k()<<”\n”;objC.show_ij();//錯(cuò)誤，外部對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)私有成員

}第19頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念3.保護(hù)繼承無(wú)論是公有繼承，還是私有繼承，派生類(lèi)都不能直接訪問(wèn)基類(lèi)的私有成員，要想訪問(wèn)某些私有成員只能通過(guò)調(diào)用基類(lèi)的成員函數(shù)，這樣顯得很不方便。要想使用這些私有成員既便于派生類(lèi)訪問(wèn)，又禁止外界對(duì)它的操作，可以把這些私有成員定義為保護(hù)成員。當(dāng)派生類(lèi)使用保護(hù)繼承方式派生時(shí)，基類(lèi)的公有成員和保護(hù)成員在派生類(lèi)中具有保護(hù)成員訪問(wèn)屬性。這樣，派生類(lèi)的其他成員函數(shù)就可以直接訪問(wèn)它們，但在類(lèi)外部通過(guò)派生類(lèi)的對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)。而基類(lèi)的私有成員仍然是不可訪問(wèn)的（友員除外）。第20頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

對(duì)于私有繼承和保護(hù)繼承的直接派生類(lèi)中，基類(lèi)私有成員都是不可見(jiàn)的，基類(lèi)保護(hù)成員和公有成員是可見(jiàn)的；對(duì)派生類(lèi)對(duì)象而言，所有成員都不可見(jiàn)。兩種繼承方式的效果似乎完全相同。但是，如果派生類(lèi)作為新的基類(lèi)，繼續(xù)派生時(shí)，二者的區(qū)別就出現(xiàn)了。假設(shè)A類(lèi)以私有繼承方式派生B類(lèi)，B類(lèi)又派生C類(lèi)，那么C類(lèi)的成員函數(shù)和對(duì)象都不能訪問(wèn)間接從A類(lèi)中繼承來(lái)的成員。如果A類(lèi)以保護(hù)繼承方式派生B類(lèi)，那么A類(lèi)中的公有和保護(hù)成員在B類(lèi)中都是保護(hù)成員。B類(lèi)再派生出C類(lèi)后，A類(lèi)中的公有和保護(hù)成員被C類(lèi)繼承后，有可能是保護(hù)的或者是私有的（由類(lèi)C對(duì)類(lèi)B的繼承方式?jīng)Q定）。因此，C類(lèi)的成員有可能可以訪問(wèn)間接從類(lèi)A中繼承來(lái)的成員。第21頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念【例6-4】#include<iostream.h>classA{inti;protected:intj;public:voidget_ij();{cout<<“Enterthetwonumbers:”;cin>>i>>j;}

voidshow_ij();{cout<<i<<“”<<j<<”\n”;}

};

classB:protectedA{intk;public:intget_k();{returnk;}第22頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

voidmake_k();{k=i+j;//錯(cuò)誤，不能訪問(wèn)基類(lèi)私有成員

}};classC:publicB{public:voidf();{i=5;//錯(cuò)誤，不能訪問(wèn)基類(lèi)私有成員

j=6;//正確，在派生類(lèi)中是保護(hù)成員

}};第23頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念6.2.3調(diào)整訪問(wèn)聲明基類(lèi)成員被派生類(lèi)繼承后，在派生類(lèi)中的訪問(wèn)聲明主要由派生類(lèi)定義時(shí)的繼承方式來(lái)決定。但是，在C++程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們希望基類(lèi)某些成員的訪問(wèn)聲明以私有或保護(hù)繼承方式時(shí)，在派生類(lèi)中的訪問(wèn)聲明不變，保持在基類(lèi)中的訪問(wèn)聲明，這可通過(guò)調(diào)整訪問(wèn)聲明來(lái)實(shí)現(xiàn)。格式如下：基類(lèi)類(lèi)名::基類(lèi)保護(hù)段或公有段數(shù)據(jù)成員基類(lèi)類(lèi)名::基類(lèi)保護(hù)段或公有段成員函數(shù)名第24頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念例如：classA{inta;public:intb,c;intaf();};classD:privateA{intd;public:A::c;//調(diào)整對(duì)A::c的訪問(wèn)聲明

inte;intdf();};第25頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

類(lèi)D從基類(lèi)A私有派生，類(lèi)A的所有公有段和保護(hù)段的成員都為類(lèi)D的私有段，使用訪問(wèn)聲明

A::c

可以將類(lèi)B的公有段成員c在私有派生類(lèi)D中顯式聲明為公有的，D的派生類(lèi)可以訪問(wèn)它。由此可見(jiàn)，調(diào)整訪問(wèn)聲明是私有派生的一種補(bǔ)充。對(duì)訪問(wèn)聲明的調(diào)整要注意以下幾點(diǎn)：第26頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念1．調(diào)整時(shí)不能說(shuō)明任何類(lèi)型。

classA{inta;public:intb,c;intaf();};classD:privateA{intd;public:intA::c;//錯(cuò)誤

…};第27頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念2.對(duì)訪問(wèn)聲明的調(diào)整僅用于派生類(lèi)中恢復(fù)名字的訪問(wèn)權(quán)限,不允許在派生類(lèi)中降低或提升基類(lèi)成員的可訪問(wèn)性。即：基類(lèi)中的公有段成員或保護(hù)段成員在派生類(lèi)中僅能說(shuō)明為相對(duì)應(yīng)的公有段成員或保護(hù)段成員；基類(lèi)的私有成員不能用于訪問(wèn)聲明的調(diào)整。

從類(lèi)的封裝性的角度來(lái)看，這一限制是可以理解的。因?yàn)槿绻缮?lèi)能將其基類(lèi)的私有成員用訪問(wèn)聲明提高其訪問(wèn)權(quán)限而成為公有段的成員，這就破壞了類(lèi)的封裝性。第28頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

classA{inta;protected:intb;public:intc;};classD:privateA{protected:A::b;A::c//錯(cuò)誤，不能降低基類(lèi)成員的可訪問(wèn)性

public:A::c;A::a;//私有成員不能用于訪問(wèn)聲明的調(diào)整

};第29頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念3．對(duì)重載函數(shù)名的訪問(wèn)聲明將調(diào)整基類(lèi)中具有該名的所有函數(shù)的訪問(wèn)權(quán)限。由于調(diào)整訪問(wèn)聲明僅僅是恢復(fù)名字的訪問(wèn)，對(duì)于重載函數(shù)名，它的訪問(wèn)聲明將使所有同名的重載函數(shù)的訪問(wèn)權(quán)限都得到調(diào)整。

classA{public:f();f(int);};classB:privateA{public:A::f;//使A::f()和A::f(int)在B中都是公有的

};第30頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

其中，A::f()表示訪問(wèn)聲明僅僅調(diào)整名字，該函數(shù)名不帶任何參數(shù)和類(lèi)型；同時(shí)，它使得A::f()和A::f(int)在類(lèi)B中都處于公有段。

classA{private:f(int);public:f();};classB:privateA{public:A::f;//錯(cuò)誤，訪問(wèn)聲明具有二義性，不能調(diào)整其訪問(wèn)

};第31頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

同時(shí)也意味著，如果派生類(lèi)和基類(lèi)有同名的成員，則不可調(diào)整基類(lèi)成員的訪問(wèn)。

classA{public:voidf();};classB:privateA{public:voidf();A::f;//錯(cuò)誤，f的二次聲明，不能調(diào)整訪問(wèn)

}；第32頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念6.2.4類(lèi)層次中的訪問(wèn)規(guī)則

1．在派生類(lèi)中對(duì)基類(lèi)成員的覆蓋

C++允許派生類(lèi)重新定義基類(lèi)的成員。如果派生類(lèi)定義了與基類(lèi)同名的成員，稱(chēng)派生類(lèi)的成員覆蓋了基類(lèi)的同名成員。如果要在派生類(lèi)中使用基類(lèi)的同名成員，可以顯式地使用如下格式：類(lèi)名::成員來(lái)調(diào)用基類(lèi)的成員。第33頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

引用被覆蓋的基類(lèi)同名成員時(shí)，應(yīng)使用類(lèi)名限定符加以限定。當(dāng)派生類(lèi)與基類(lèi)有同名成員時(shí)，引用不同的派生類(lèi)對(duì)象中的這些成員時(shí)，還需指明對(duì)象名。應(yīng)當(dāng)注意的是，不管是公有派生還是私有派生都不影響派生類(lèi)對(duì)基類(lèi)的靜態(tài)成員的訪問(wèn)，但訪問(wèn)靜態(tài)成員時(shí)，必須用“類(lèi)名::成員”顯式地說(shuō)明。例如：第34頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念classA{public:staticvoidsa();//靜態(tài)成員

voidfa();};classB:privateA{};//全私有派生classC:publicB{voidfc(){A::sa();//正確

fa();//錯(cuò)誤

sa();//錯(cuò)誤

}};第35頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念2.基類(lèi)和派生類(lèi)的賦值兼容規(guī)則對(duì)于基類(lèi)對(duì)象和派生類(lèi)對(duì)象，在公有派生條件下，C++語(yǔ)言允許派生類(lèi)對(duì)象到基類(lèi)對(duì)象的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，這通常稱(chēng)為賦值兼容規(guī)則。賦值兼容規(guī)則：當(dāng)派生類(lèi)從基類(lèi)公有繼承時(shí)，允許以下4種派生類(lèi)對(duì)象到基類(lèi)對(duì)象的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。規(guī)則1：可以用派生類(lèi)對(duì)象為基類(lèi)對(duì)象賦值；規(guī)則2：可以用派生類(lèi)對(duì)象初始化基類(lèi)引用對(duì)象；規(guī)則3：可以把指向派生類(lèi)對(duì)象指針賦給基類(lèi)對(duì)象的指針；規(guī)則4：可以把派生類(lèi)對(duì)象的地址賦給基類(lèi)對(duì)象的指針。每個(gè)派生類(lèi)對(duì)象包含有一個(gè)基類(lèi)對(duì)象，因此，上述規(guī)則不難理解。第36頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念6.2.5派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)派生類(lèi)繼承了基類(lèi)的所有成員，但基類(lèi)中的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)是不能被繼承的。當(dāng)我們想對(duì)派生類(lèi)中新添加的成員進(jìn)行初始化時(shí)，就必須按實(shí)際需要添加新的構(gòu)造函數(shù)。如果要對(duì)從基類(lèi)繼承下來(lái)的成員進(jìn)行初始化，則還要由基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)完成。當(dāng)需要傳遞參數(shù)給基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)時(shí)，必須為派生類(lèi)建立一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，并由它來(lái)傳遞基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)所需的參數(shù)。在C++中，派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的聲明為：派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)（參數(shù)總表）：基類(lèi)名（參數(shù)表），對(duì)象成員1（對(duì)象成員參數(shù)表），

…對(duì)象成員n（對(duì)象成員參數(shù)表）

{…}第37頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

若基類(lèi)使用缺省的構(gòu)造函數(shù)或不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，則在派生類(lèi)中定義構(gòu)造函數(shù)時(shí)可省略該基類(lèi)名。如果基類(lèi)定義了帶有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，則派生類(lèi)就應(yīng)該定義構(gòu)造函數(shù)，以保證對(duì)調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的對(duì)象進(jìn)行初始化。派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序是：

1.先祖先（基類(lèi)），調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)。

2.再客人（對(duì)象成員），調(diào)用成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。

3.后自己（派生類(lèi)本身）。調(diào)用派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)。第38頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念【例6-5】#include<iostream.h>classBase{public:Base(){cout<<”Basecreated”<<endl;}classDerived:publicBase{public:Derived(){cout<<”Derivedcreated”<<endl;}};voidmain(){Deriveda;}第39頁(yè)/共253頁(yè)6.2派生類(lèi)的概念

程序的輸出結(jié)果為：

BasecreatedDerivedcreated

從輸出結(jié)果可以看出：先執(zhí)行基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，再執(zhí)行派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)。另一方面，執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)時(shí)，先執(zhí)行派生類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)再執(zhí)行基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)。原因是顯而易見(jiàn)的，對(duì)基類(lèi)的破壞隱含了對(duì)派生類(lèi)的破壞，所以派生類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)必須先執(zhí)行。第40頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

6.3.1多繼承的概念

前面介紹的派生類(lèi)只有一個(gè)直接基類(lèi)，這種繼承稱(chēng)為單繼承。C++允許一個(gè)派生類(lèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上基類(lèi)，這種繼承稱(chēng)為多繼承。多繼承在實(shí)際中也是非常有用的。常見(jiàn)的例子是軟件系統(tǒng)的windows風(fēng)格用戶界面設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)的windows風(fēng)格用戶界面包括窗口、尺寸框、橫向滾動(dòng)條、縱向滾動(dòng)條以及各種類(lèi)型的按鈕。我們可以先分別設(shè)計(jì)出窗口類(lèi)、尺寸框類(lèi)、橫向滾動(dòng)條類(lèi)、縱向滾動(dòng)條類(lèi)以及各種按鈕類(lèi)，然后設(shè)計(jì)用戶界面類(lèi)。用戶界面類(lèi)把窗口類(lèi)、尺寸框類(lèi)、橫向滾動(dòng)條類(lèi)、縱向滾動(dòng)條類(lèi)以及各種按鈕類(lèi)作為基類(lèi)，通過(guò)多繼承產(chǎn)生。第41頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

定義具有兩個(gè)以上基類(lèi)的派生類(lèi)與定義單基類(lèi)的派生類(lèi)的形式相似，只要將繼承的多個(gè)基類(lèi)用逗號(hào)分隔即可。多繼承方式派生類(lèi)的定義格式為：

class派生類(lèi)名：繼承方式1基類(lèi)名1，繼承方式2基類(lèi)名2，…{//派生類(lèi)成員的定義

};

對(duì)每個(gè)基類(lèi)可以用不同的繼承方式，缺省繼承方式為private。例如：

classC:publicA,B//類(lèi)C公有繼承類(lèi)A,私有繼承類(lèi)B{…};第42頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

在多重繼承中，公有派生、私有派生和保護(hù)派生對(duì)于基類(lèi)成員在派生類(lèi)中的可訪問(wèn)性與單繼承的規(guī)則相同。在多重繼承中，派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)與單繼承下派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)相似，它必須負(fù)責(zé)該派生類(lèi)所有基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)以及對(duì)象成員（如果有的話）構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。同時(shí)，派生類(lèi)的參數(shù)必須包含完成所有基類(lèi)、對(duì)象成員以及派生類(lèi)中新增數(shù)據(jù)成員初始化所需的參數(shù)。派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行順序是：

1．所有基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)；多個(gè)基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序取決于定義派生類(lèi)時(shí)所指定的順序，與派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)中所定義的成員初始化列表的參數(shù)順序無(wú)關(guān)；

2．對(duì)象成員的構(gòu)造函數(shù)；

3．派生類(lèi)本身的構(gòu)造函數(shù)。多繼承的析構(gòu)函數(shù)與單繼承的一樣，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序正好與構(gòu)造函數(shù)的相反。第43頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承6.3.2虛基類(lèi)

1．虛基類(lèi)的概念派生類(lèi)及其基類(lèi)可用一有向無(wú)環(huán)圖表示，其中的箭頭表示“由派生而來(lái)”。考慮下面的例子：第44頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承classA{…public:inta;…};classB:publicA{…};

classC:publicA{…

};classD:publicB,publicC{public:voidf(inti){a=i;}};第45頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

這里，類(lèi)A兩次成為類(lèi)D的間接基類(lèi)。這就意味著D類(lèi)對(duì)象中有兩個(gè)A對(duì)象：由類(lèi)B繼承的A和類(lèi)C繼承的A。如下圖所示：

AA↑↑BC↖↗D

圖6-1

在D::f(inti)函數(shù)中，a有兩個(gè)拷貝（B路徑繼承來(lái)的a和C路徑繼承來(lái)的a），因此語(yǔ)句a=0具有二義性，它是將B::a置為0，還是將C::a置為0？第46頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

如果希望間接基類(lèi)A與其派生類(lèi)的關(guān)系是如下圖所示：

A↗↖BC↖↗D

顯然，目前多繼承的方法不能描述這種情況，需要新的描述方法－－顯式地指明間接基類(lèi)與其派生類(lèi)的這種單拷貝關(guān)系。C++提供了這種描述手段：它將A說(shuō)明為B和C的虛基類(lèi)；當(dāng)在多條繼承路徑上有一個(gè)公共的基類(lèi)（如本例的A），在這些路徑中的某幾條路徑匯合處（如本例的D），這個(gè)公共基類(lèi)就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例，可以將這個(gè)公共基類(lèi)說(shuō)明為虛基類(lèi)。它僅是簡(jiǎn)單地在繼承的基類(lèi)前加關(guān)鍵字virtual，例如把上例改為：第47頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承classA{…public:inta;…};classB:virtualpublicA{…};

classC:virtualpublicA{…

};classD:publicB,publicC{public:voidf(inti){a=i;}};第48頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

這時(shí)D類(lèi)對(duì)象中只有A的一個(gè)拷貝，因而函數(shù)D::f(int)中的語(yǔ)句a=i，沒(méi)有二義性。此例中，對(duì)于類(lèi)D而言，類(lèi)A是類(lèi)C的虛基類(lèi)，而是類(lèi)B的真基類(lèi)；但對(duì)于類(lèi)C而言，類(lèi)A仍是類(lèi)C的真基類(lèi)，虛基類(lèi)只是個(gè)相對(duì)的概念。如果把上例稍稍修改一下：

…classD:publicC,publicB…

則對(duì)于類(lèi)D而言，類(lèi)A是類(lèi)B的虛基類(lèi)，而是類(lèi)C的真基類(lèi)。第49頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

一個(gè)派生類(lèi)的對(duì)象的地址可以直接賦給虛基類(lèi)的指針。例如：

Dobj1;A*ptr=&obj1;

這時(shí)不需要強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。并且，一個(gè)虛基類(lèi)的引用可以引用一個(gè)派生類(lèi)的對(duì)象。例如：

Dobj2;A&ref=obj2;

反之則不行，無(wú)論在強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換中指定什么路徑，一個(gè)虛基類(lèi)的指針或引用不能轉(zhuǎn)換為派生類(lèi)的指針或引用。例如：

D*p=(D*)(B*)ptr;

將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。第50頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承2.虛基類(lèi)對(duì)象的初始化加入虛基類(lèi)后，它的初始化在語(yǔ)法上與一般多繼承的初始化是一樣的，但在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的順序上有點(diǎn)差別。（1）先調(diào)用虛基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，然后調(diào)用非虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)；（2）當(dāng)同一層有多個(gè)虛基類(lèi)，按照它們的說(shuō)明順序調(diào)用它們的構(gòu)造函數(shù)；（3）當(dāng)虛基類(lèi)是由非虛基類(lèi)派生時(shí)，則先調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)。第51頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承classX:publicY,virtualpublicZ{}Xone;將產(chǎn)生如下調(diào)用次序：Z()Y()X()這里Z是X的虛基類(lèi)，故先調(diào)用Z的構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用Y的構(gòu)造函數(shù)，最后才調(diào)用派生類(lèi)X自己的構(gòu)造函數(shù)。第52頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

classbase1{};classbase2{};classlevel1:publicbase2,virtualpublicbase1{};classlevel2:publicbase2,virtualpublicbase1{};classtoplevel:publiclevel1,virtualpubliclevel2{};toplevelview;第53頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承

類(lèi)等級(jí)關(guān)系如下圖所示：

base2base1base2↖↗↖↗level1level2↖↗toplevel1

圖6-2第54頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承當(dāng)建立對(duì)象view時(shí)，將產(chǎn)生如下調(diào)用次序：

level2():base1()base2()level2()level1():base2()level1()toplevel():toplevel()第55頁(yè)/共253頁(yè)6.3多繼承toplevel有兩個(gè)基類(lèi)：一個(gè)是虛基類(lèi)level2，另一個(gè)是非虛基類(lèi)level1。根據(jù)規(guī)定：應(yīng)先執(zhí)行l(wèi)evel2的構(gòu)造函數(shù)；level2也有兩個(gè)基類(lèi)，一個(gè)是虛基類(lèi)base1,另一個(gè)是非虛基類(lèi)base2。應(yīng)先執(zhí)行base1的構(gòu)造函數(shù)，再執(zhí)行base2的構(gòu)造函數(shù)，最后執(zhí)行l(wèi)evel2的構(gòu)造函數(shù)。toplevel然后執(zhí)行l(wèi)evel1的構(gòu)造函數(shù)，而level1又有兩個(gè)基類(lèi)，base1是虛基類(lèi)，無(wú)需再執(zhí)行其構(gòu)造函數(shù)，base2是非虛基類(lèi)，因此要先執(zhí)行base2的構(gòu)造函數(shù)，然后執(zhí)行l(wèi)evel1的構(gòu)造函數(shù)。最后執(zhí)行toplevel的構(gòu)造函數(shù)。上例中，對(duì)于toplevel的對(duì)象而言，base1是level1的虛基類(lèi)。注意：虛基類(lèi)和非虛基類(lèi)在使用上是不同的。

第56頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

在講述多態(tài)性和虛函數(shù)之前，先介紹基類(lèi)的指針。

6.4.1指向基類(lèi)對(duì)象的指針指向派生類(lèi)對(duì)象

指向基類(lèi)和指向派生類(lèi)的指針變量是相關(guān)的。假設(shè)A是基類(lèi)，B是從A公有派生出來(lái)的派生類(lèi)，在C++中，任何被說(shuō)明為指向A的指針也可以指向B。例如：

A*p;//指向類(lèi)型A的對(duì)象的指針

AobjA;//類(lèi)型A的對(duì)象

BobjB;//類(lèi)型B的對(duì)象

p=&objA;//p指向類(lèi)型A的對(duì)象

p=&objB;//p指向類(lèi)型B的對(duì)象利用指針p，可以訪問(wèn)從基類(lèi)A繼承的成員，但B自己定義的成員不能用p訪問(wèn)（除非用了顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換把A轉(zhuǎn)換成B）。第57頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

任何聲明為指向基類(lèi)的指針，它可以指向它的公有派生類(lèi)對(duì)象，這種指針只能直接訪問(wèn)那些從基類(lèi)繼承來(lái)的成員，不能直接訪問(wèn)公有派生類(lèi)中的新添成員。如果派生類(lèi)是以私有方式派生的，則基類(lèi)的指針不能指向派生類(lèi)對(duì)象。如果我們想用基類(lèi)的指針調(diào)用派生類(lèi)的特定成員，則可以將基類(lèi)指針顯式轉(zhuǎn)換為派生類(lèi)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)指向基類(lèi)的指針可用來(lái)指向從基類(lèi)公有派生的任何對(duì)象，這一事實(shí)是非常重要的，是C++實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)多態(tài)性的關(guān)鍵途徑。第58頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)6.4.2多態(tài)性多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征。它是指同樣的消息被不同類(lèi)型的對(duì)象接收時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同行為。多態(tài)的實(shí)現(xiàn)可分為編譯時(shí)的多態(tài)和運(yùn)行時(shí)的多態(tài)：編譯時(shí)的多態(tài)，指程序在編譯過(guò)程中確定函數(shù)操作的具體對(duì)象，通過(guò)函數(shù)重載來(lái)實(shí)現(xiàn)，重載是多態(tài)性的一種簡(jiǎn)單形式；運(yùn)行時(shí)的多態(tài)，是指程序在運(yùn)行過(guò)程中才能確定函數(shù)操作的具體對(duì)象，通過(guò)虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)（下節(jié)介紹）。第59頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)1.編譯時(shí)的多態(tài)性編譯時(shí)的多態(tài)是在程序編譯過(guò)程中就確定同名操作的具體操作對(duì)象，即決定調(diào)用哪個(gè)同名函數(shù)。編譯時(shí)的多態(tài)性可以通過(guò)重載函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)一個(gè)類(lèi)中函數(shù)重載的問(wèn)題，我們已經(jīng)在前面介紹過(guò)。下面是一個(gè)基類(lèi)成員函數(shù)在派生類(lèi)中重載（也就是實(shí)現(xiàn)編譯時(shí)的多態(tài)性）的例子。

2.運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性在實(shí)際情況中，許多對(duì)象以及對(duì)對(duì)象的操作往往不能再編譯時(shí)就確定下來(lái)，它們需要在程序的運(yùn)行過(guò)程中確定，這就是運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性。解決這個(gè)問(wèn)題就是采用動(dòng)態(tài)綁定，具體是用虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在下一節(jié)中具體地介紹虛函數(shù)。第60頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)6.4.3虛函數(shù)

虛函數(shù)是在基類(lèi)中被冠以virtual的成員函數(shù)，它提供了一種接口界面，虛函數(shù)可以在一個(gè)或多個(gè)派生類(lèi)中被重新定義，但要求在派生類(lèi)中重新定義時(shí)，虛函數(shù)的函數(shù)原型，包括返回類(lèi)型、函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類(lèi)型的順序，必須完全相同。第61頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)【例6-6】#include<iostream.h>classbase{protected:intx;public:base(inta){x=a;}voidwho(){cout<<”base”<<x<<endl;}};classfirst_d:publicbase{public:first_d(inta):base(a){}voidwho(){cout<<”firstderivation”<<endl<<x<<endl;}};第62頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)classsecond_d:publicbase{public:second_d(inta):base(a){}voidwho(){cout<<secondderivation<<endl<<x<<endl;}};

建立了一個(gè)類(lèi)等級(jí)，兩個(gè)派生類(lèi)中都重新定義了基類(lèi)的成員函數(shù)who()。下面是這個(gè)類(lèi)等級(jí)的使用：第63頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)voidmain(){base*p;basebase_obj(1);first_dfirst_obj(2);second_dsecond_obj(3);p=&base_obj;p->who();p=&first_obj;p->who();p=&second_obj;p->who();}第64頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

程序的輸出結(jié)果為：

base1base2base3

指向基類(lèi)的指針p，不管是指向基類(lèi)的對(duì)象base_obj還是指向派生類(lèi)的對(duì)象first_obj和second_obj，p->who()調(diào)用的都是基類(lèi)定義的who()版本。這說(shuō)明，通過(guò)指針引起的普通成員函數(shù)的調(diào)用，僅僅與指針（或引用）的類(lèi)型有關(guān)，而與此刻正在指向什么對(duì)象無(wú)關(guān)。因?yàn)榛?lèi)的指針僅能訪問(wèn)派生類(lèi)中繼承的基類(lèi)成員，而不能訪問(wèn)派生類(lèi)自己的成員。在這種情況下，必須顯示地用

first_obj.who();和second_obj()；第65頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

這樣才能調(diào)用類(lèi)first_d和類(lèi)second_d中定義的who()的版本。其本質(zhì)的原因在于普通成員函數(shù)的調(diào)用是在編譯時(shí)靜態(tài)區(qū)分的。如果隨著p所指向的對(duì)象的不同，p->who()能調(diào)用不同類(lèi)中who()的版本，這樣就可以用一個(gè)界面p->who()訪問(wèn)多個(gè)實(shí)現(xiàn)版本：base中的who()、first_d中的who()和second_d中的who(),這在編程時(shí)非常有用。實(shí)際上，這表達(dá)了一種動(dòng)態(tài)的性質(zhì)，函數(shù)調(diào)用p->who()依賴(lài)于運(yùn)行時(shí)p所指向的對(duì)象，虛函數(shù)提供的就是這種解釋機(jī)制，如果在base中將成員函數(shù)who()說(shuō)明為虛函數(shù)，則修改上述程序?yàn)椋?/p>

第66頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)【例6-7】#include<iostream.h>classbase{protected:intx;public:base(inta){x=a;}virtualvoidwho()//說(shuō)明為虛函數(shù)

{cout<<”base”<<x<<endl;}};

classfirst_d:publicbase{public:first_d(inta):base(a){}voidwho(){cout<<”firstderivation”<<endl<<x<<endl;}};第67頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

classsecond_d:publicbase{public:second_d(inta):base(a){}voidwho(){cout<<secondderivation<<endl<<x<<endl;}};voidmain(){base*p;basebase_obj(1);first_dfirst_obj(2);second_dsecond_obj(3);p=&base_obj;p->who();p=&first_obj;p->who();p=&second_obj;p->who();}第68頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

程序的輸出結(jié)果為：

base1firstderivation2secondderivation3

這里，語(yǔ)句p->who()出現(xiàn)了3次，由于p所指向的對(duì)象不同，每次出現(xiàn)都執(zhí)行了who()的不同實(shí)現(xiàn)版本?；?lèi)的虛函數(shù)who()定義了一種接口，在派生類(lèi)中為此接口定義了不同的實(shí)現(xiàn)版本，由于虛函數(shù)的解釋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了“單界面、多實(shí)現(xiàn)版本”的思想。這種在運(yùn)行時(shí)刻將函數(shù)界面與函數(shù)的不同實(shí)現(xiàn)版本進(jìn)行匹配的過(guò)程，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)綁定，也稱(chēng)為運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性。第69頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)多態(tài)性的關(guān)鍵之處是：必須用指向基類(lèi)的指針訪問(wèn)虛函數(shù)。盡管可以像調(diào)用其他成員函數(shù)那樣顯示地用對(duì)象名來(lái)調(diào)用一個(gè)虛函數(shù)，但只有在同一個(gè)指向基類(lèi)的指針訪問(wèn)虛函數(shù)時(shí)，運(yùn)行時(shí)多態(tài)性才能實(shí)現(xiàn)。由于p指向的對(duì)象不同，因此調(diào)用了who()的3個(gè)不同實(shí)現(xiàn)版本，這時(shí)，稱(chēng)為函數(shù)who()具有虛特性。第70頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

基類(lèi)函數(shù)具有虛特性的條件是：

1．在基類(lèi)中，將該函數(shù)說(shuō)明為虛（virtual）函數(shù)；

2．定義基類(lèi)的公有派生類(lèi)；

3．在基類(lèi)的公有派生類(lèi)中一模一樣地重載該虛函數(shù)；

4．定義指向基類(lèi)的指針變量，它指向基類(lèi)的公有派生類(lèi)的對(duì)象。

第71頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

注意：在一個(gè)派生類(lèi)中重新定義基類(lèi)的虛函數(shù)是函數(shù)重載的另一種形式。但它不同于一般的函數(shù)重載。當(dāng)重載一般的函數(shù)時(shí)，函數(shù)的返回類(lèi)型和參數(shù)表可能是不相同的，僅函數(shù)名要求相同。但重載一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，要求函數(shù)名、返回類(lèi)型、參數(shù)個(gè)數(shù)。參數(shù)類(lèi)型和順序是完全相同的。如果函數(shù)原型不同，僅函數(shù)名相同，C++認(rèn)為這是一般的函數(shù)重載，此時(shí)虛特性丟失。例如：第72頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)classbase{public:virtualvoidvf1();virtualvoidvf2();virtualvoidvf3();voidf();};classderived:publicbase{public:voidvf1();//具有虛特性

voidvf2(int);//一般函數(shù)重載,

參數(shù)不同,虛特性丟失

charvf3();//錯(cuò)誤:僅返回類(lèi)型不同

voidf();//一般的函數(shù)重載非虛函數(shù)的重載};第73頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

voidg(){derivedd;base*bp->&d;//基類(lèi)指針指向派生類(lèi)

bp->vf1();//調(diào)用derived::vf1()bp->vf2();//調(diào)用base::vf2()bp->f();//調(diào)用base::f()}第74頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

在派生類(lèi)derived中的函數(shù)vf1()與基類(lèi)base中的虛函數(shù)vf1()具有完全相同的函數(shù)原型,故保持了虛特性；而函數(shù)vf2(int)與基類(lèi)中的虛函數(shù)vf2()參數(shù)不同,僅函數(shù)名相同,這只是一般函數(shù)的重載,其虛特性丟失；函數(shù)charvf3()同基類(lèi)的虛函數(shù)voidvf3()相比較,僅返回類(lèi)型不同,目前的C++實(shí)現(xiàn)認(rèn)為這是錯(cuò)誤的；函數(shù)f()僅僅是基類(lèi)非虛函數(shù)f()的重載。由于vf1()保持了虛特性,vf2()丟失了虛特性，因此，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，結(jié)果不一樣。第75頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

在函數(shù)g()中，語(yǔ)句bp->vf1()，調(diào)用的derived::vf1()。在派生類(lèi)derived中，函數(shù)vf1定義為虛函數(shù)，虛函數(shù)調(diào)用的解釋依賴(lài)于調(diào)用它的對(duì)象類(lèi)型，bp雖然是指向基類(lèi)的指針,但此刻指向的是派生類(lèi)對(duì)象d，因此，該語(yǔ)句等價(jià)d.vf1()；另外一條語(yǔ)句bp->f()，調(diào)用的卻是base::f()。函數(shù)f()在基類(lèi)和派生類(lèi)中均已定義，且函數(shù)原型相同,但它是一個(gè)非虛函數(shù)，非虛函數(shù)調(diào)用的解釋僅依賴(lài)于表示調(diào)用它的對(duì)象的指針或引用類(lèi)型。bp被聲明為指向基類(lèi)的指針，非虛函數(shù)的調(diào)用僅僅依賴(lài)bp是指向基類(lèi)的指針，而不在乎bp此刻是否正在指向派生類(lèi)的對(duì)象，它調(diào)用的是base()；同樣地,語(yǔ)句bp->vf2()調(diào)用的是base::vf2()。第76頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

虛函數(shù)的這種特性使派生類(lèi)和虛函數(shù)成為許多C++程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因?yàn)榛?lèi)可以使用虛函數(shù)提供一個(gè)界面，這是該類(lèi)的所有公有派生類(lèi)都具有的共同界面，但派生類(lèi)可以定義自己的實(shí)現(xiàn)版本,而且虛函數(shù)調(diào)用的解釋依賴(lài)于調(diào)用它的對(duì)象類(lèi)型，指向基類(lèi)對(duì)象的指針指向不同派生類(lèi)的對(duì)象,就能訪問(wèn)虛函數(shù)的不同實(shí)現(xiàn)版本。

第77頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

虛函數(shù)必須是類(lèi)的成員函數(shù)。不能將虛函數(shù)說(shuō)明為全局(非成員的)函數(shù)，也不能說(shuō)明為靜態(tài)成員函數(shù)。不能將友員說(shuō)明為虛函數(shù)，但虛函數(shù)可以是另一個(gè)類(lèi)的友員。一旦一個(gè)函數(shù)被說(shuō)明為虛函數(shù)，不管經(jīng)歷了多少派生類(lèi)層，都將保持其虛特性。當(dāng)一個(gè)派生類(lèi)沒(méi)有重新定義虛函數(shù)時(shí)，則使用其基類(lèi)的虛函數(shù)版本。因此，在使用時(shí)要記住繼承的層次性。

第78頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)6.4.4純虛函數(shù)及抽象類(lèi)

基類(lèi)往往表示一些抽象的概念。例如，shape是一個(gè)基類(lèi)，它表示具有形狀的東西，從shape可以派生出封閉圖形和非封閉圖形兩個(gè)派生類(lèi)，封閉圖形又可以派生出橢圓形、多邊形等。這個(gè)類(lèi)等級(jí)的基類(lèi)shape體現(xiàn)了一個(gè)抽象的概念，在shape中定義一個(gè)求面積的函數(shù)顯然是無(wú)意義的，但可以將其說(shuō)明為虛函數(shù)，提供各派生類(lèi)一個(gè)公共的界面，并由各派生類(lèi)提供求面積函數(shù)的各自版本。在這種情況下，基類(lèi)的有些虛函數(shù)沒(méi)有定義是很正常的，但是要求派生類(lèi)必須重新定義這些虛函數(shù)，以使派生類(lèi)有意義。為此，C++引入了純虛函數(shù)的概念。第79頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

純虛函數(shù)是一個(gè)在基類(lèi)中說(shuō)明的虛函數(shù)，它在該基類(lèi)中沒(méi)有定義，要求任何派生類(lèi)都必須定義自己的版本。為說(shuō)明一純虛函數(shù)，應(yīng)使用如下格式：

virtualtypefunc_name(參數(shù)表)=0；這里，type是函數(shù)的返回類(lèi)型，func_name是函數(shù)名。第80頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

如果一個(gè)類(lèi)至少有一個(gè)純虛函數(shù)，那么就稱(chēng)該類(lèi)為抽象類(lèi)。抽象類(lèi)機(jī)制支持一般概念的表示。例如上面談到的形狀類(lèi)shape是一般的概念，可以表達(dá)為抽象類(lèi)，它有許多具體的變種，如圓形和方形才是具體可用的類(lèi)。抽象類(lèi)也可用于定義接口，由派生類(lèi)提供各種實(shí)現(xiàn)。抽象類(lèi)只能用作其他類(lèi)的基類(lèi)，抽象類(lèi)不能建立對(duì)象。抽象類(lèi)不能用作參數(shù)類(lèi)型、函數(shù)返回類(lèi)型或顯式轉(zhuǎn)換的類(lèi)型。但可以聲明抽象類(lèi)的指針和引用。例如：第81頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)classpoint{…};classshape{pointcenter;…public:pointwhere(){returncenter;}

voidmove(pointp){center=p;draw();}virtualvoidrotate(int)=0;//純虛函數(shù)的定義

virtualvoiddraw()=0;//純虛函數(shù)的定義

};第82頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)shapex;//錯(cuò)誤：抽象類(lèi)不能建立對(duì)象shape*p;//可以聲明抽象類(lèi)的指針shapef();//錯(cuò)誤：抽象類(lèi)不能作為返回類(lèi)型voidg(shape);//錯(cuò)誤：抽象類(lèi)不能作為參數(shù)類(lèi)型shape&h(shape&);//可以聲明抽象類(lèi)的引用第83頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

從基類(lèi)繼承來(lái)的純虛函數(shù)，在派生類(lèi)中仍是純虛函數(shù)。例如:classab_circle:publicshape{intradius;public:voidrotate(int){…}};第84頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

由于shape::draw()是一個(gè)純虛函數(shù)，缺省的ab_circle::draw()也是一個(gè)純虛函數(shù)，這時(shí)ab_circle仍為抽象類(lèi)。要使ab_circle類(lèi)為非抽象的，必須如下說(shuō)明：

classab_circle:publicshape{intradius;public:voidrotate(int){…}voiddraw(){}};第85頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)6.4.5構(gòu)造函數(shù)與虛析構(gòu)函數(shù)

1.構(gòu)造函數(shù)因?yàn)樵谂缮?lèi)中構(gòu)造函數(shù)是不能繼承的，也沒(méi)有重定義的必要。在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)將破壞動(dòng)態(tài)綁定邏輯。下面的例子說(shuō)明了這樣動(dòng)態(tài)綁定邏輯。第86頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)【例6-8】#include<iostream.h>classbase{protected:intx;public:base(intm){x=m+1;print();}

virtualvoidprint(){cout<<”Thevirtualfunctioninbaseiscalled!”<<endl;

cout<<x<<endl;}};classderive:publicbase{private:inty;public:derive(intm):base(m){y=m;print();}第87頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

virtualvoidprint(){cout<<”Thevirtualfunctioninderiveiscalled!”<<endl;cout<<y<<endl;}};voidmain(){deriveobj(10);}第88頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)

程序的輸出結(jié)果為：

Thevirtualfunctioninbaseiscalled!11Thevirtualfunctioninderiveiscalled!10

程序從創(chuàng)建派生類(lèi)的對(duì)象開(kāi)始執(zhí)行，在執(zhí)行中，先要調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)。此時(shí)派生類(lèi)的創(chuàng)建過(guò)程尚未完成，只能按靜態(tài)綁定調(diào)用基類(lèi)的虛函數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的多態(tài)邏輯。第89頁(yè)/共253頁(yè)6.4多態(tài)性與虛函數(shù)2．虛析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)可以通過(guò)virtual修飾而聲明為虛析構(gòu)函數(shù)。虛析構(gòu)函數(shù)與一般虛函數(shù)的不同之處在于：