C++--第五课-继承

2019-11-11 07:15:05

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供稿：网友

继承中的几种关系

1. is a的关系

比如说基类狗，派生了肉狗和宠物狗，我们就可以说肉狗是狗，也可以说宠物狗是狗，这就是is a的关系。但是需要注意的是，并非所有的继承都是is a的关系。

2. has a的关系

继承中的权限继承

class Base{public: int public_i_; // 外部可访问PRotected: int protected_i_; // 内部可访问，外部无法访问，可继承，子类可访问private: int private_i_; // 内部可访问，外部不可访问，不可继承，子类不可访问};class A : public Base // public继承所有的权限都没有发生改变{ void SetI() { protected_i_ = 100; }};class B : protected Base // protected 继承会将基类中public的权限改为protected权限{ void SetI() { protected_i_ = 100; }};class C : private Base // 将基类中的protected和public权限都改为private权限{ void SetI() { protected_i_ = 100; }};

基类中有默认构造函数的继承中的构造和析构顺序

#include <iostream>class Base{public: Base() { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } int GetNum() { return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A() { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; }};int main(){ A demo; demo.GetNum(); return 0;}

这里写图片描述

基类中没有默认构造函数的继承中的构造和析构顺序

#include <iostream>class Base{public: Base(int num) : num_(num) { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } int GetNum() { return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A() : Base(10) // 此时会默认的调用基类的默认构造函数，如果基类中没有默认的构造函数时， // 那么必须在派生类中的初始化列表中显示的来构造 { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; }};int main(){ A demo; demo.GetNum(); return 0;}

继承中的函数，派生类中没有实现基类的函数方法

#include <iostream>class Base{public: Base(int num) : num_(num) { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } int GetNum() const { return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A(int num) : Base(0), num_(num) // 此时会默认的调用基类的默认构造函数，如果基类中没有默认的构造函数时， // 那么必须在派生类中的初始化列表中显示的来构造 { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; } //int GetNum() const //{ // return num_; //}private: int num_;};int main(){ A demo(100); demo.GetNum(); std::cout << demo.GetNum() << std::endl; return 0;}

结果是这里写图片描述

另一种情况是，派生类中实现了基类的函数方法

#include <iostream>class Base{public: Base(int num) : num_(num) { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } int GetNum() const { return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A(int num) : Base(0), num_(num) // 此时会默认的调用基类的默认构造函数，如果基类中没有默认的构造函数时， // 那么必须在派生类中的初始化列表中显示的来构造 { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; } int GetNum() const { return num_; }private: int num_;};int main(){ A demo(100); demo.GetNum(); std::cout << demo.GetNum() << std::endl; return 0;}

输出结果是这里写图片描述

基类指针指向派生类对象的函数调用情况

#include <iostream>class Base{public: Base(int num) : num_(num) { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } int GetNum() const { std::cout << "Base::GetNum()" << std::endl; return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A(int num) : Base(0), num_(num) // 此时会默认的调用基类的默认构造函数，如果基类中没有默认的构造函数时， // 那么必须在派生类中的初始化列表中显示的来构造 { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; } int GetNum() const // 这个函数被重写了，也就是把基类中的方法给覆盖了，基类中的方法就不存在了 { std::cout << "A::GetNum()" << std::endl; return num_; }private: int num_;};int main(){ Base base(100); A a(200); Base *pBase = &a; // 因为 A is Base // 宠物狗 Is 狗对狗泛指宠物狗 // 狗 Is 宠物狗错 std::cout << pBase->GetNum() << std::endl; // 调用的是 A 中的 Base中的GetNum方法，但是这样很显然不是我们想要的结果 // 这种用基类的指针指向派生类的对象的情况很多 return 0;}

输出结果是这里写图片描述

使用虚函数在继承中函数调用的好处

#include <iostream>class Base{public: Base(int num) : num_(num) { std::cout << "Base::Base()" << std::endl; } ~Base() { std::cout << "Base::~Base()" << std::endl; } virtual int GetNum() const { std::cout << "Base::GetNum()" << std::endl; return num_; }private: int num_;};class A : public Base{public: A(int num) : Base(0), num_(num) // 此时会默认的调用基类的默认构造函数，如果基类中没有默认的构造函数时， // 那么必须在派生类中的初始化列表中显示的来构造 { std::cout << "A::A()" << std::endl; } ~A() { std::cout << "A::~A()" << std::endl; } int GetNum() const // 这个函数被重写了，也就是把基类中的方法给覆盖了，基类中的方法就不存在了 { std::cout << "A::GetNum()" << std::endl; return num_; }private: int num_;};int main(){ Base base(100); A a(200); Base *pBase = &a; // 因为 A is Base // 宠物狗 Is 狗对狗泛指宠物狗 // 狗 Is 宠物狗错 std::cout << pBase->GetNum() << std::endl; // 调用的是 A 中的 Base中的GetNum方法，但是这样很显然不是我们想要的结果 // ，使用虚函数就可以满足我们的需求，我们在基类中的GetNum前面加上virtual关键字 // 这种用基类的指针指向派生类的对象的情况很多 return 0;}

结果是这里写图片描述为什么会这样呢？因为使用了虚函数，虚函数用来指明派生类中需要调用的函数，也就是说会在派生类中优先寻找要调用的函数，而不是在基类中寻找这个函数。

虚函数的其它例子

派生类继承并操作了基类中的成员变量

继承了基类中的str_变量，并对其进行了操作，导致内存泄漏，并且在析构的时候重复析构。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class String{public: String(const char *str = "") { unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str); } ~String() { delete[] str_; } String &Operator+=(const String &other) { unsigned int len = strlen(str_) + strlen(other.str_); char *temp = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(temp, str_); strcat(temp, other.str_); delete[] str_; str_ = temp; return *this; } String operator+(const String &other) { String demo; demo += other; return demo; }protected: char *str_;};class MyString : public String{public: MyString(const char *str = "PoEdu") { unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str); } MyString operator+(const MyString &other) { } ~MyString() { delete[] str_; str_ = nullptr; }};int main(){ MyString str; //MyString other("Hello"); return 0;}

调用基类的构造函数来操作基类的成员变量，而不是在派生类中直接操作基类只能怪的成员变量

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class String{public: String(const char *str = "") { unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str); } ~String() { delete[] str_; } String &operator+=(const String &other) { unsigned int len = strlen(str_) + strlen(other.str_); char *temp = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(temp, str_); strcat(temp, other.str_); delete[] str_; str_ = temp; return *this; } String operator+(const String &other) { String demo; demo += other; return demo; }protected: char *str_;};class MyString : public String{public: MyString(const char *str = "PoEdu") : String(str) { /*unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str);*/ } MyString operator+(const MyString &other) { } ~MyString() { delete[] str_; str_ = nullptr; }};int main(){ MyString str; //MyString other("Hello"); return 0;}

这样虽然保证了只对基类中的成员变量操作一次，但是在析构的时候还是会重复析构。

虚析构函数的使用情形

没有虚析构函数的析构情形

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: ~A() { std::cout << "~A()" << std::endl; }};class B : public A{public: ~B() { std::cout << "~B(()" << std::endl; }};int main(){ A *pA = new B(); delete pA; return 0;}

运行结果如下图所示这里写图片描述这样只是调用了基类中的析构函数，并没有调用派生类中的析构函数

有虚析构函数的析构情形

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: virtual ~A() { std::cout << "~A()" << std::endl; }};class B : public A{public: ~B() { std::cout << "~B(()" << std::endl; }};int main(){ A *pA = new B(); delete pA; return 0;}

运行结果如下：这里写图片描述这样就会把派生类中的析构函数也调用了。

正确的做法是只需要管理好本类中的成员变量即可，无需管理继承下来的成员变量（其实我觉得在实际的应用中，成员变量应该都是private的，是不需要被子类继承的，只有函数方法才需要被继承下来）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class String{public: String(const char *str = "") { unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str); } ~String() { delete[] str_; } String &operator+=(const String &other) { unsigned int len = strlen(str_) + strlen(other.str_); char *temp = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(temp, str_); strcat(temp, other.str_); delete[] str_; str_ = temp; return *this; } String operator+(const String &other) { String demo; demo += other; return demo; }protected: char *str_;};class MyString : public String{public: MyString(const char *str = "PoEdu") : String(str) { length_ = new int(0); /*unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str);*/ } MyString operator+(const MyString &other) { } ~MyString() { //delete[] str_; //str_ = nullptr; // 正确的方法是不要去管理基类中的成员变量，只需要管理本类中的成员变量即可 delete length_; // 只需要管理本类中的length变量就可以了 }private: int *length_;};int main(){ //MyString str; //MyString other("Hello"); return 0;}

这样就保证了程序的正确运行。

虚函数的调用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class String{public: String(const char *str = "") { unsigned int len = strlen(str); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, str); } String(const String &other) { unsigned int len = strlen(other.str_); str_ = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(str_, other.str_); } ~String() { delete[] str_; } String &operator+=(const String &other) { unsigned int len = strlen(str_) + strlen(other.str_); char *temp = new char[len + sizeof(char)]; strcpy(temp, str_); strcat(temp, other.str_); delete[] str_; str_ = temp; return *this; } String operator+(const String &other) { String demo(*this); demo += other; return demo; } friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const String &other) { os << other.str_; return os; }protected: char *str_;};class MyString : public String{public: MyString(const char *str = "PoEdu") : String(str) { } MyString operator+(const MyString &other) { MyString temp(*this); temp += other; // 因为从基类中继承了一个 += 操作符 temp += "---------PoEdu"; return temp; // 此时在返回的时候会调用拷贝构造函数，如果没有实现拷贝构造函数， // 那么就会出现浅拷贝的情况，导致程序运行错误，所以我们必须手动实现拷贝构造函数 }};int main(){ MyString str("I Love "); String *pString = &str; std::cout << str + ("Mark") << std::endl; std::cout << *pString + ("Mark") << std::endl; return 0;}

运行结果这里写图片描述

继承中的虚析构函数

基类中的析构函数不是虚析构函数，而是普通函数的情况：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: ~A() { std::cout << "~A()" << std::endl; }};class B : public A{public: B() : A() { demo_ = new int(0); } ~B() { std::cout << "~B()" << std::endl; delete demo_; }private: int *demo_;};int main(){ A * pA = new B(); delete pA; return 0;}

运行结果是：这里写图片描述从结果上可以看出，在delete的时候，只是调用了基类中的析构函数，并没有调用派生类中的析构函数，那么，如何能让派生类中的析构函数也被调用呢？请看下面的情况！！！基类中的析构函数是虚析构函数的情况：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: virtual ~A() { std::cout << "~A()" << std::endl; }};class B : public A{public: B() : A() { demo_ = new int(0); } ~B() { std::cout << "~B()" << std::endl; delete demo_; }private: int *demo_;};int main(){ A * pA = new B(); delete pA; return 0;}

运行结果：这里写图片描述关于继承的构造和析构顺序的总结：一般的继承体系的类基类构造基类成员构造子类构造子类析构基类成员析构基类析构

继承中的虚继承

著名的菱形继承

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: int a_;};class B : public A{public: int b_;};class C : public A{public: int c_;};class D : public B, public C{ // a_ b_ c_，并且a_是两个 // 我们称这种继承方式为菱形继承};int main(){ D d; d.a_; return 0;}

此时在编译的时候就会出错，如下所示：这里写图片描述但是，我们也是可以访问的

指明要访问哪个基类中的变量，就不会出现编译错误了。这样虽然解决了编译错误的问题，但是我们不需要这样的情况，我们只需要一份变量就可以了，那么这样该怎么解决呢？我们可以通过虚继承来解决这个问题！！！

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class A{public: int a_;};class B : virtual public A{public: int b_;};class C : virtual public A{public: int c_;};class D : virtual public B, virtual public C{ // a_ b_ c_，并且a_是两个 // 我们称这种继承方式为菱形继承};int main(){ D d; d.a_; return 0;}

此时编译也就可以通过了。

继承中的纯虚函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class Animal{public: virtual void Cry() = 0; // 纯虚函数，无需实现，需要子类来实现};class Dog : public Animal{public:};int main(){ Dog dog; // 此时编译不能通过，因为没有实现基类中的纯虚函数 return 0;}#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>class Animal{public: virtual void Cry() = 0; // 纯虚函数，无需实现，需要子类来实现};class Dog : public Animal{public: void Cry() { }};int main(){ Dog dog; // 当实现了基类中的纯虚函数后，就能实例化对象了 return 0;}#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>// 纯虚函数不能实例化class Animal{public: virtual void Cry() = 0; // 纯虚函数，无需实现，需要子类来实现(强制性的进行实现)};class Dog : public Animal{public: void Cry() { }};class A : public Dog{};int main(){ Dog dog; // 当实现了基类中的纯虚函数后，就能实例化对象了 // 只要有纯虚函数的类，我们称之为抽象类，抽象类是无法实例化的 A a; // 此时A类就可以实例化，因为Dog类中已经实现了纯虚函数 return 0;}#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <iostream>#include <cstring>// 纯虚函数不能实例化是其它类的基类经常用来作为接口使用接口是用来进行解耦的// 接口// 没有任何的数据成员，只是把函数名列出来class Animal{public: virtual void Cry() = 0; // 纯虚函数，无需实现，需要子类来实现(强制性的进行实现) virtual void Jump() = 0; // 跳的接口};class Dog : public Animal{public: void Cry() { }};class A : public Dog{};int main(){ Dog *dog = new A(); // 用来指向子类 dog->Cry(); return 0;}

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