【C++深度探索】继承机制详解(一)
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目录
- 1.继承的概念
- 2.继承定义
- 2.1定义格式
- 2.2访问限定符
- 2.3继承方式
- 3.基类和派生类对象赋值转换
- 4.继承中的重定义(隐藏)
- 5.派生类的默认成员函数
- ✨构造函数
- ✨拷贝构造
- ✨赋值运算符重载
- ✨析构函数
- 6.结语
1.继承的概念
继承(inheritance)机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段,它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展,增加功能,这样产生新的类,称派生类或子类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构,体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的复用都是函数复用,继承是类设计层次的复用。
2.继承定义
2.1定义格式
下面我们看到Person是父类,也称作基类。Student是子类,也称作派生类。
//基类或父类
class Person
{
public:void Print(){cout << "name:" << _name << endl;cout << "age:" << _age << endl;}
protected:string _name = "peter";// 姓名int _age = 18; //年龄
};//派生类或子类
class Student : public Person
{
protected:int _stuid; // 学号int _major; //专业
};
2.2访问限定符
C++类的访问限定符用于控制类的成员(包括成员变量和成员函数)在类的外部的可访问性。C++中有以下三种访问限定符:
-
public: 公共访问限定符,任何地方都可以访问公共成员。可以在类的外部使用对象名和成员名直接访问公共成员。
-
private: 私有访问限定符,只有类内部的其他成员函数可以访问私有成员。类的外部无法直接访问私有成员,但可以通过公共成员函数间接访问私有成员。
-
protected: 保护访问限定符,只有类内部的其他成员函数和派生类的成员函数可以访问保护成员。类的外部无法直接访问保护成员,但可以通过公共成员函数或派生类的成员函数间接访问保护成员。
需要注意的是,访问限定符只在类的内部起作用,在类的外部没有直接的影响。同时,访问限定符可以用于类的成员变量和成员函数的声明中,默认情况下,成员变量和成员函数的访问限定符是private。
2.3继承方式
C++类的继承方式有以下几种:
- 公有继承(public inheritance):使用关键字"public"表示的继承方式。在公有继承中,基类的公有成员和保护成员都可以在派生类中访问,私有成员不能在派生类中直接访问。
class Base {
public:// 公有成员
protected:// 保护成员
private:// 私有成员
};class Derived : public Base {// 公有继承
};
- 保护继承(protected inheritance):使用关键字"protected"表示的继承方式。在保护继承中,基类的公有成员和保护成员在派生类中都变为保护成员,私有成员不能在派生类中直接访问。
class Base {
public:// 公有成员
protected:// 保护成员
private:// 私有成员
};class Derived : protected Base {// 保护继承
};
- 私有继承(private inheritance):使用关键字"private"表示的继承方式。在私有继承中,基类的公有成员和保护成员在派生类中都变为私有成员,私有成员不能在派生类中直接访问。
class Base {
public:// 公有成员
protected:// 保护成员
private:// 私有成员
};class Derived : private Base {// 私有继承
};
总结如下:
类成员/继承方式 | public继承 | protected继承 | private继承 |
---|---|---|---|
基类的public成员 | 派生类的public成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的private成员 |
基类的protected成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的private成员 |
基类的private成员 | 在派生类中不可见 | 在派生类中不可见 | 在派生类中不可见 |
①基类的其他成员在子类的访问方式 == Min(成员在基类的访问限定符,继承方式),public > protected > private
这些继承方式可以根据具体的需求选择合适的方式
②基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私有成员还是被继承到了派生类对象中,但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面都不能去访问它。
例如:
//基类或父类
class Person
{
public:void Print(){cout << "name:" << _name << endl;cout << "age:" << _age << endl;}//保护成员
protected:string _name = "tutu";// 姓名int _age = 20; //年龄//私有成员
private:string _tele = "123456";};//派生类或子类
class Student : public Person
{
public:void sPrint(){Person::Print(); //可以使用父类的公有成员}
protected:int _stuid; // 学号string _sname = _name;//可以访问父类的保护成员_namestring _stele = _tele; //不可以访问父类的私有成员_tele
};
结果如下:
上述父类Person中成员有三种访问限定分别是public、protected、private,而子类Student使用public继承父类,那么对于父类的公有成员在子类中的访问方式还是public,protected成员访问方式选择继承方式public和protected中较小的protected,同理父类的private成员继承到子类中也是选择private方式,在子类中不可访问
对于私有成员也是被继承到子类中,只是不可访问:
③基类private成员在派生类中是不能被访问,如果基类成员不想在类外直接被访问,但需要在派生类中能访问,就定义为protected。可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。
④ 使用关键字class
时默认的继承方式是private
,使用struct
时默认的继承方式是public
,不过最好显示的写出继承方式。
⑤在实际运用中一般使用都是public
继承,几乎很少使用protetced/private继承,也不提倡使用protetced/private继承,因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里面使用,实际中扩展维护性不强。
3.基类和派生类对象赋值转换
- 派生类对象可以赋值给基类的对象 / 基类的指针 / 基类的引用。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
如下图所示:
- 基类对象不能赋值给派生类对象
例如下面代码:
//父类
class Person
{
protected:string _name; // 姓名string _sex; //性别int _age; // 年龄
};
//子类
class Student : public Person
{
public:int _No; // 学号
};
void Test()
{Student sobj;// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用Person pobj = sobj;Person* pp = &sobj;Person& rp = sobj;//2.基类对象不能赋值给派生类对象sobj = pobj;//error
}
4.继承中的重定义(隐藏)
- 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
- 子类和父类中有同名成员,子类成员将屏蔽对父类同名成员的直接访问,这种情况叫隐藏,也叫重定义。
当一个类继承另一个类时,它可以重定义继承的成员函数或者成员变量。
需要注意的是如果是成员函数的隐藏,只需要函数名相同就构成隐藏。
- 如果要访问被隐藏的父类的同名成员,可以在子类成员函数中,使用
父类::父类成员
来显示访问
注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
例如:
// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系,可以看出这样代码虽然能跑,但是非常容易混淆
//父类
class Person
{
protected:string _name = "胡土土"; // 姓名int _num = 1234; // 身份证号
};//子类
class Student : public Person
{
public:void Print(){cout << " 姓名:" << _name << endl;cout << " 身份证号:" << Person::_num << endl;cout << " 学号:" << _num << endl;}
protected:int _num = 999; // 学号,与父类的_num重名构成隐藏
};void Test()
{Student s1;s1.Print();
};
结果如下:
我们发现当子类与父类有隐藏关系时,对于同名变量_num的调用,除非显示使用
Person::_num
调用的是父类的成员变量,其他情况_num表示的都得子类中定义的变量,这是因为它们有不同的作用域,在子类中调用变量都是先从子类这个作用域中寻找。
再看下面的例子:
class A
{
public:void fun(){cout << "func()" << endl;}
};
class B : public A
{
public:void fun(int i){A::fun();cout << "func(int i)->" << i << endl;}
};void Test()
{B b;b.fun(10);
}
这里 B中的fun和A中的fun不是构成重载,因为不是在同一作用域
B中的fun和A中的fun构成隐藏,成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
结果如下:
如果Test函数中:
void Test()
{B b;b.fun();//这里没有给参数
}
结果如下:
使用对象b调用fun()没有给参数,这样编译是不通过的,因为这样调用是调用的类B中的成员函数fun是需要传参的,如果要调用基类中的fun函数就必须显示调用,代码如下:
void Test()
{B b;b.A::fun();//显示调用A中的fun函数
}
结果如下:
5.派生类的默认成员函数
6个默认成员函数,“默认”的意思就是指我们不写,编译器会变我们自动生成一个,那么在派生类中,(先不考虑取地址重载)这几个成员函数是如何生成的呢?
例如如下父类:
//有如下Person父类
class Person
{
public:Person(const char* name = "tutu"): _name(name){cout << "Person()" << endl;}Person(const Person& p): _name(p._name){cout << "Person(const Person& p)" << endl;}Person& operator=(const Person& p){cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;if (this != &p)_name = p._name;return *this;}~Person(){cout << "~Person()" << endl;}
protected:string _name; // 姓名
};
✨构造函数
- 派生类的构造函数必须调用基类的默认构造函数初始化基类的那一部分成员。如果基类没有默认的构造函数,则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用基类的构造函数。
//基于上面Person的派生类Student
class Student : public Person
{
protected:int _num; //学号
};
int main()
{Student s;return 0;
}
结果如下:
我们发现对于父类中的成员它会自动调用父类Person的默认构造函数与析构函数
- 如果父类Person没有默认构造函数,那么我们就需要在初始化列表里显示调用父类的构造函数
例如:
当我们将基类的默认构造函数中的缺省值"tutu",去掉,它就不再是默认构造函数,那么在创建子类Student对象时就不会自动调用默认构造函数,会保错,那么这时我们就需要在初始化列表里显示调用
代码如下:
class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num):Person(name) //显示调用父类构造函数, _num(num){}
protected:int _num; //学号
};int main()
{Student s("tutu", 111);;return 0;
}
结果如下:
还有一种显示调用情况:
这种情况是不可取的,这是因为规定在初始化列表中是不可以使用父类的成员的
✨拷贝构造
- 派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。
默认生成拷贝构造一般情况下够用,只有当子类成员涉及深拷贝时就必须自己实现拷贝构造
这里也可以自己显示实现一下拷贝构造:
class Student : public Person
{
public://构造函数Student(const char* name, int num):Person(name) //显示调用父类构造函数, _num(num){} //拷贝构造Student(const Student& st):Person(st) //利用前面学习的基类与派生类的赋值转换,_num(st._num){}
protected:int _num; //学号
};
注意这里
Person(st)
中调用Person中的拷贝构造实现赋值兼容
✨赋值运算符重载
- 派生类的
operator=
必须要调用基类的operator=
完成基类的复制。
✨析构函数
- 派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派生类对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序。
如果自己显示写析构函数:
//析构函数
~Student()
{~Person();//这样写是错误的
}
因为多态的原因,析构函数的名字会被统一处理为destructor(),所以这里调用会构成隐藏,会循环调用,所以要指定作用域:
//析构函数
~Student()
{Person::~Person();cout << "~Student()" << endl;
}
但是我们发现Person的析构函数居然调用了两次:
这是因为析构函数具有特殊性,在子类析构函数调用完之后会自动调用父类的析构函数,所以即便是自己显示实现了子类的析构函数也不需要自己主动调用父类的析构函数
所以不需要自己主动调用父类的析构函数,否则会报错
其核心原因在于初始化时先构造父类再构造子类,而析构时先析构子类再析构父类,因为子类析构时是可能用到父类成员的,先父后子可能会出错
所以为了保证先析构子类再析构父类,编译器会在析构了子类后自动调用父类的析构函数
总结如下:
默认成员函数\子类成员 | 内置成员 | 自定义成员 | 子类中的父类成员(整体) |
---|---|---|---|
默认生成的构造 | 不做处理 | 调用自定义类型的默认构造 | 调用父类的默认构造 |
默认生成的拷贝构造 | 值拷贝 | 调用自定义类型的拷贝构造 | 调用父类的拷贝构造 |
默认生成的赋值重载 | 直接赋值 | 调用自定义类型的赋值重载 | 调用父类的赋值重载 |
默认生成的析构函数 | 不做处理 | 调用自定义类型的析构函数 | 自动调用父类的析构函数 |
对于构造和析构:
派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构
6.结语
继承可以分为公有继承(public inheritance)、保护继承(protected inheritance)和私有继承(private inheritance)。继承在C++中的应用非常广泛,可以用于构建复杂的类层次结构,提供代码的复用性和灵活性。但是,在使用继承时也需要注意避免多层次的继承导致的类关系复杂性增加,以及合理设计基类和派生类之间的关系。以上就是今天的所以内容啦~ 完结撒花~ 🥳🎉🎉
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文章目录 工厂方法模式工厂方法模式的结构示例产品接口具体产品工厂接口具体工厂客户端代码 实际的使用 工厂方法模式 工厂方法模式的结构 产品(Product):定义工厂方法所创建的对象的接口。 具体产品(ConcreteProduct࿰…...
python API自动化(Pytest+Excel+Allure完整框架集成+yaml入门+大量响应报文处理及加解密、签名处理)
1.pytest数据参数化 假设你需要测试一个登录功能,输入用户名和密码后验证登录结果。可以使用参数化实现多组输入数据的测试: 测试正确的用户名和密码登录成功 测试正确的用户名和错误的密码登录失败 测试错误的用户名和正确的密码登录失败 测试错误的用户名和密码登…...
自研直播系统-直播系统实战
文章目录 1 流媒体基础本文教程下载地址1.1 流媒体1.2 流式传输方式1.2.1 顺序流式传输1.2.2 实时流式传输 1.3 流媒体传输协议1.3.1 rtmp协议1.3.2 HLS协议1.3.3 RTSP协议1.3.4 视频流的对比 1.4 视频编码(codec)1.5 分辨率的规范分辨率簡介:1.5.2 分辨率單位 1.6 …...
自动驾驶AVM环视算法--相机的联合标定算法实现和exe测试demo
更新:测试的exe程序,无需解压码就可以体验算法测试效果 链接:https://pan.baidu.com/s/1OfuslVNcTXAZWvwiqflWsA 提取码:zoef 1、压缩包解压后显示如下所示 测试文件包括:可执行的exe文件、测试的图片等。 2.双击ex…...
HTML_表单 和 表单案例
表单 <form>输入框:<input type"text" /><br />密码框:<input type"password" /><br />单选框:<input type"radio" name"xxx" checked"checked"/><input type"radio" nam…...
TRILL简介
介绍TRILL的定义及目的。 定义 TRILL(Transparent Interconnection of Lots of Links)是一种把三层链路状态路由技术应用于二层网络的协议。TRILL通过扩展IS-IS路由协议实现二层路由,可以很好地满足数据中心大二层组网需求,为数据中心业务提供解决方案…...
04通俗理解自注意力机制(self-attention)
04浅谈自注意力机制(self-attention) 1. 基本概念 注意力机制 是Transformer模型的核心。它的作用是让模型能够“关注”输入数据的不同部分,而不是一次只处理一个词。比如,当模型在处理一句话时,它可以同时考虑句子中…...
生产力工具|viso常用常见科学素材包
一、科学插图素材网站 一图胜千言,想要使自己的论文或重要汇报更加引人入胜?不妨考虑利用各类示意图和科学插图来辅助研究工作。特别是对于新手或者繁忙的科研人员而言,利用免费的在线科学插图素材库,能够极大地节省时间和精力。 …...
东风奕派eπ008岚图FREE318双星闪耀
6月14日晚,东风汽车在湖北武汉和四川雅安两地同步举行盛大发布会,旗下两款重磅新能源车型——东风奕派的eπ008和东风岚图的FREE 318正式上市。这两款新车的推出,不仅进一步巩固了东风汽车在新能源市场的领先地位,也为消费者带来了更加多元化的选择和无与伦比的驾驶体验。e…...
保山能源发展股份有限公司674.8724万股占比0.56%转让,底价50
6月26日,据全国产权行业信息化综合服务平台披露,保山能源发展股份有限公司674.8724万股挂牌转让,转让方为云南省地方电力实业开发有限公司,转让底价为501.82万元,信息披露起止时间为2024年6月26日至2024年7月24日。资料显示,转让标的保山能源发展股份有限公司注册资本119…...
年轻化的新一代迈腾,颜值并不丑,三大屏高通8155
年轻化的新一代迈腾,颜值并不丑,三大屏高通8155,像新势力中国汽车市场的竞争是越来越激烈,要想脱颖而出,即便是合资品牌旗下的主力常青树车型,现在也要拥抱变化了。就拿大众迈腾这款车来说,长期以来已经形成了一套固定的印象标签,无非就是中规中矩的沉稳商务风格。但全…...
将于2024北京车展首发东风奕派eπ008预告图发布
近日,东风奕派发布 eπ008 最新预告图。新车此前已经登录工信部申报目录,并将于 4 月开幕的 2024 北京车展上迎来首发亮相。外观方面,新车采用了封闭式的前脸设计,整体风格会偏于圆润。同时搭载了当下流行的贯穿式日间行车灯,并将大灯也融入于此。车身尺寸方面,新车长宽高…...
ABB 控制柜
1,主计算机:相当于电脑的主机,用于存放系统和数据,需要24V直流电才能工作。执行用户编写的程序,控制机器人进行响应的动作。主计算机有很多接口,比如与编程PC连接的服务网口、用于连接示教器的网口、连接轴…...
CRMEB开源商城系统:全开源、高灵活性的电商解决方案
一、引言 随着电子商务的飞速发展,越来越多的企业和个人开始关注如何快速搭建一个稳定、高效且功能丰富的在线商城系统。在这样的背景下,CRMEB开源商城系统应运而生,凭借其前后端分离的架构、丰富的功能模块以及易用性,成为了众多…...