C 繼承與多型

2021-08-17 21:10:23 字數 4141 閱讀 6477

c++是一種物件導向的語言,最重要的乙個目的就是——提供可重用的**,而類繼承就是c++提供來擴充套件和修改類的方法。

類繼承就是從已有的類中派生出新的類,派生類繼承了基類的特性,同時可以新增自己的特性。實際上,類與類之間的關係分為三種:**、組合和繼承。以下是三種關係的**:(為了更好的理解)

基類可以派生出派生類,基類也叫做「

父類」,派生類也稱為「

子類」。

那麼,派生類從基類中繼承了哪些東西呢?

分為兩個方面:1. 變數——派生類繼承了基類中所有的成員變數,並從基類中繼承了基類作用域

,即使子類中的變數和父類中的同名,有了作用域,兩者也不衝突。2.方法——派生類繼承了基類中除去建構函式、析構函式以外的所有方法。

繼承方式有三種——public、protected和private,不同的繼承方式對繼承到派生類中的基類成員有什麼影響?見下圖:

總的來說,父類成員的訪問限定符通過繼承派生到子類中之後,訪問限定符的許可權小於、等於原許可權。其中,父類中的private成員只有父類本身及其友元可以訪問,通過其他方式都不能進行訪問,當然就包括繼承。protected多用於繼承當中,如果對父類成員的要求是——子類可訪問而外部不可訪問,則可以選擇protected繼承方式。

前面也提到,派生類將基類中除去建構函式和析構函式的其他方法繼承了過來,那麼對於派生類物件中自己的成員變數和來自基類的成員變數,它們的構造方式是怎樣的呢?

答案是:1.

先呼叫基類建構函式,構造基類部分成員變數,再呼叫派生類建構函式構造派生類部分的成員變數。2.基類部分成員的初始化方式在派生類建構函式的初始化列表中指定。3.若基類中還有成員物件,則先呼叫成員物件的建構函式,再呼叫基類建構函式,最後是派生類建構函式。析構順序和構造順序相反。見下:

#include using namespace std;

class test

void show()

void show()

void show()

virtual void show()

virtual void show()

void show()

virtual void show()

結果為:

6.抽象類和純虛函式

純虛函式沒有具體的實現,含有純虛函式的類稱為「抽象類」。抽象類不能例項化物件,只能作為基類,派生類可以繼承抽象類,對抽象類中的純虛函式實現 函式重寫覆蓋。

7.析構函式之虛函式

前面我們**了那些不能實現虛函式的情況,析構函式是可以的。那麼什麼時候應該將析構函式實現為虛函式呢?答案是:當基類指標指向堆上開闢的派生類物件時。

class base

;class derive : public base

virtual ~base(){}

void clear()

virtual void show()

執行結果如下:

執行p->show()時出錯了?因為發生執行時多型時,clear()將基類物件整個記憶體都置為0,此時基類的虛函式指標儲存的是0x00000000,虛表找不到,則show()函式的位址也找不到,呼叫出錯!

那麼,下面的**可以執行成功嗎?

class base

virtual ~base(){}

void clear()

virtual void show()

不能?答案見下:

為什麼這下就執行成功了呢?不是已經把虛函式指標置零了嗎?

派生類物件的構造過程是怎麼的?先構造基類部分在構造派生類部分。在構造基類部分時,會將虛函式指標和虛表都初始化好,在這裡構造完之後就緊接著clear()置零了,但是後續還要構造派生類部分!這個過程會重寫虛函式指標,指標指向了derive類對應的虛函式表,虛函式指標值由「0x00000000」改變成乙個有效值。既然派生類物件中有乙個有效的虛函式指標,那麼p->show()當然就能成功。

10.靜態繫結和動態繫結的時間

我們已經明確地知道:靜態繫結發生在編譯階段,動態繫結發生在執行階段。為了對此有更深刻的理解,這裡分以下幾點來延伸內容。

10.1 建構函式和析構函式中能不能實現動多型?

在之前的討論中,我們確定了建構函式本身是不能寫成虛函式的,而析構函式必要時需要實現為虛函式。那麼在他們的函式體中能否實現多型,呼叫虛函式呢?

class base

virtual ~base()

{} virtual void show()

virtual ~base(){}

virtual void show()

;int main()

結果如下:

編譯、執行都通過了,為什麼呢?

編譯階段,訪問限定符public、protected和private發揮著作用,控制著外界對類成員的訪問。p是乙個base*型別,因此p只能看到base類中的成員,即base::show(),而它的訪問限定符為public——外界可訪問,因此編譯階段可以通過。到了執行階段後,因為基類中的show()是乙個虛函式,所以發生動多型,最後執行的show()方法就是派生類的show方法。

注意:1. 在派生類中,只要實現了和基類虛方法同函式頭的函式,不論它之前的限定符是何種,它和基類同名虛函式的關係都叫做「覆蓋」。

2. 執行期期間,限定符不發揮作用,因為找到虛函式表中對應的虛函式位址後,直接「call 函式位址」。

10.3 將基類虛函式放入protected或private中,利用基類指標呼叫該方法,編譯能通過嗎?

編譯不能通過。就如10.3中所說,編譯階段訪問限定符發揮著作用。base類中的show()的限定符為protected,這意味著對外界不可見,只有本身和子類可以訪問,base::show()對base* p不可見,因此編譯錯誤。

10.4 當基類虛函式帶有預設值,派生類同名虛函式也帶有不同預設值時,通過基類指標呼叫派生類該方法時,預設值究竟是哪個?

class base

virtual ~base(){}

virtual void show(int a=30)

結果如下:

最後得知,derive::show()中的預設值變為了基類同名方法的預設值,為什麼呢?

因為,在編譯階段,呼叫函式之前需要壓引數,引數有預設值的話,壓入的就是確切的值。,

main

函式中base*-->

derive::show()

,此時在產生的彙編**中

,壓入的引數就是base::show()中的預設值30,在執行階段發生多型呼叫

derive

中的方法,執行的還是這段彙編**,即得到的預設值還是30。

總的來說,

在編譯期間,函式預設值、是否可呼叫該函式、虛函式指標和虛表的內容都可以確定下來。

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