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C++ 面向?qū)ο缶幊?/strong>
面向?qū)ο缶幊袒谌齻€(gè)基本概念：數(shù)據(jù)抽象、繼承和動(dòng)態(tài)綁定。
1 基類(lèi)和派生類(lèi)
1.1 定義基類(lèi)
在基類(lèi)中，除了構(gòu)造函數(shù)之外，任意非 static 成員函數(shù)都可以是虛函數(shù)。
基類(lèi)通常應(yīng)將派生類(lèi)需要重定義的任意函數(shù)定義為虛函數(shù)。
1.2 訪問(wèn)控制
(1)private 成員
· 通過(guò)類(lèi)對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)類(lèi)的private成員。 · 在派生類(lèi)中不能訪問(wèn)基類(lèi)的private成員。 · private 成員只能在當(dāng)前類(lèi)的作用域內(nèi)訪問(wèn)，類(lèi)的友元也可以訪問(wèn)類(lèi)的private 成員。例如，在成員函數(shù)中可以訪問(wèn)private 成員，在成員函數(shù)中還可以通過(guò)自己類(lèi)的對(duì)象來(lái)訪問(wèn)類(lèi)的private 成員。類(lèi)的作用域包括：類(lèi)定義的{}之內(nèi)，類(lèi)定義之外的成員函數(shù)的函數(shù)體，形參列表等。 class Base
{
public:
void Test1(Base& b)
{
b.iBase = 0;//有沒(méi)有問(wèn)題？
}
private:
int iBase;
};
class Derived : public Base
{
public:
void Test2(Base& b)
{
b.iBase = 0;//有沒(méi)有問(wèn)題？
}
void Test3(Derived& d)
{
d.iDerived = 0;//有沒(méi)有問(wèn)題？
}
private:
int iDerived;
};
(2)protected 成員
· 通過(guò)類(lèi)對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)protected 成員。 · protected 成員可被public派生類(lèi)（包括派生類(lèi)的派生類(lèi)，向下傳遞）訪問(wèn)，也就是說(shuō)在派生類(lèi)中可以使用基類(lèi)的protected 成員。 · 派生類(lèi)只能通過(guò)派生類(lèi)對(duì)象訪問(wèn)其基類(lèi)的 protected 成員，派生類(lèi)無(wú)法訪問(wèn)其基類(lèi)類(lèi)型對(duì)象的 protected 成員。 1.3 派生類(lèi)
類(lèi)派生列表指定了一個(gè)或多個(gè)基類(lèi)，具有如下形式：
class classname: access-label base-class 這里 access-label 是 public、protected 或 private，base-class 是已定義的類(lèi)的名字，類(lèi)派生列表可以指定多個(gè)基類(lèi)。 一旦函數(shù)在基類(lèi)中聲明為虛函數(shù)，它就一直為虛函數(shù)，派生類(lèi)無(wú)法改變?cè)摵瘮?shù)為虛函數(shù)這一事實(shí)。派生類(lèi)重定義虛函數(shù)時(shí)，可以使用 virtual 保留字，也可以不使用。
(1)派生類(lèi)一般會(huì)重定義所繼承的虛函數(shù)。如果派生類(lèi)沒(méi)有重定義某個(gè)虛函數(shù)，則使用基類(lèi)中定義的版本。
(2)一般情況下，派生類(lèi)中虛函數(shù)的聲明必須與基類(lèi)中的定義方式完全匹配，例外：返回對(duì)基類(lèi)型A的引用（或指針）的虛函數(shù)。派生類(lèi)中的虛函數(shù)可以返回類(lèi)A的派生類(lèi)的引用（或指針）。
提示：絕對(duì)不要重新定義繼承而來(lái)的non-virtual函數(shù)
因?yàn)閚on-virtual函數(shù)是靜態(tài)綁定的。一個(gè)子類(lèi)對(duì)象綁定到一個(gè)父類(lèi)指針，另一個(gè)子類(lèi)對(duì)象綁定到一個(gè)子類(lèi)指針，通過(guò)父類(lèi)指針調(diào)用該函數(shù)，調(diào)用的是父類(lèi)的該函數(shù)，而不是子類(lèi)的函數(shù)。例如：
class Base
{
public:
void FuncTest()
{
std::cout << "Base" << std::endl;
}
};
class Derived: public Base
{
public:
void FuncTest()
{
std::cout << "Derived" << std::endl;
}
};
Derived d;
Base* pB = &d;
Derived* pD = &d;
d.FuncTest();//輸出“Derived”
pB->FuncTest();//輸出“Base”
pD->FuncTest();//輸出“Derived”
1.4 non-virtual 和 virtual 函數(shù)的調(diào)用
(1) 將基類(lèi)類(lèi)型的引用或指針綁定到派生類(lèi)對(duì)象，如果調(diào)用非虛函數(shù)，則無(wú)論實(shí)際對(duì)象是什么類(lèi)型，都執(zhí)行基類(lèi)類(lèi)型所定義的函數(shù)。
class Base
{
public:
};
class Derived: public Base
{
public:
};
Derived d;
Base* pB = &d;
pB->VirtFunc();//輸出“Base”
(2)將基類(lèi)類(lèi)型的引用或指針綁定到派生類(lèi)對(duì)象，如果調(diào)用虛函數(shù)，則直到運(yùn)行時(shí)才能確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)，運(yùn)行的虛函數(shù)是引用所綁定的或指針?biāo)赶虻膶?duì)象所屬類(lèi)型定義的版本。
class Base
{
public:
virtual void VirtFunc()
{
std::cout << "Base" << std::endl;
}
};
class Derived: public Base
{
public:
void VirtFunc()
{
std::cout << "Derived" << std::endl;
}
};
Derived d;
Base* pB = &d;
Derived* pD = &d;
pB->VirtFunc();//輸出“Derived”
pD->VirtFunc();//輸出“Derived”
1.5 虛函數(shù)與默認(rèn)實(shí)參
虛函數(shù)也可以有默認(rèn)實(shí)參。如果一個(gè)調(diào)用省略了具有默認(rèn)值的實(shí)參，則所用的值由調(diào)用該函數(shù)的類(lèi)型定義，與對(duì)象的動(dòng)態(tài)類(lèi)型無(wú)關(guān)。通過(guò)基類(lèi)的引用或指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，默認(rèn)實(shí)參為在基類(lèi)虛函數(shù)聲明中指定的值，如果通過(guò)派生類(lèi)的指針或引用調(diào)用虛函數(shù)，則默認(rèn)實(shí)參是在派生類(lèi)的版本中聲明的值。 提示： 絕不重新定義繼承而來(lái)virtual函數(shù)的缺省參數(shù)值
不要重新定義繼承而來(lái)的non-virtual函數(shù)，但是可以重新定義一個(gè)繼承而來(lái)的virtual函數(shù)。
virtual函數(shù)是動(dòng)態(tài)綁定，而該函數(shù)的缺省參數(shù)值卻是靜態(tài)綁定。C++這么做的就是為了提高運(yùn)行期效率。
如果子類(lèi)重新定義了繼承而來(lái)的virtual函數(shù)的缺省參數(shù)值，那么使用父類(lèi)指針指向子類(lèi)對(duì)象，然后使用父類(lèi)指針來(lái)調(diào)用該函數(shù)，所使用的默認(rèn)參數(shù)仍然是從父類(lèi)繼承而來(lái)，而非子類(lèi)重新定義定義的。例如：
class Base
{
public:
virtual void VirtFunc(string sMsg = "Base")
{
cout << sMsg << endl;
}
};
class Derived:public Base
{
public:
void VirtFunc(string sMsg = "Derived")
{
cout << sMsg << endl;
}
};
Derived d;
d.VirtFunc();//輸出"Derived"
Base* pD = &d;
為了避免出現(xiàn)上面這種情況，必須將子類(lèi)中繼承而來(lái)的virtual函數(shù)設(shè)計(jì)的跟父類(lèi)一樣，也就是有同樣的缺省參數(shù)值。如果父類(lèi)修改了，子類(lèi)也必須跟著同樣修改。
替換的設(shè)計(jì)方案是：設(shè)計(jì)一個(gè) public non-virtual函數(shù)（帶有默認(rèn)參數(shù)值）來(lái)調(diào)用private virtual函數(shù)（不帶默認(rèn)參數(shù)值）。public non-virtual函數(shù)在子類(lèi)中不能重新定義，但是private virtual函數(shù)可以在子類(lèi)中重新定義。
class Base
{
public:
void Func(string sMsg = "Base")
{
VirtFunc(sMsg);
}
private:
virtual void VirtFunc(string sMsg )
{
cout << sMsg << endl;
}
};
class Derived:public Base
{
private:
virtual void VirtFunc(string sMsg)
{
cout << sMsg << endl;
}
};
D d;
d.Func();//輸出"Base"
B* pD = &d;
1.6 友元關(guān)系與繼承
友元關(guān)系不能繼承: (1)基類(lèi)的友元對(duì)派生類(lèi)的成員沒(méi)有特殊訪問(wèn)權(quán)限。 (2)友元類(lèi)的派生類(lèi)不能訪問(wèn)授予友元關(guān)系的類(lèi)。 1.7 繼承與靜態(tài)成員
如果基類(lèi)定義 static 成員，則整個(gè)繼承層次中只有一個(gè)這樣的成員。無(wú)論從基類(lèi)派生出多少個(gè)派生類(lèi)，每個(gè) static 成員只有一個(gè)實(shí)例。 static 成員遵循常規(guī)訪問(wèn)控制：如果成員在基類(lèi)中為 private，則派生類(lèi)不能訪問(wèn)它。 如果可以訪問(wèn)成員，則既可以通過(guò)基類(lèi)訪問(wèn) static 成員，也可以通過(guò)派生類(lèi)訪問(wèn) static 成員。一般而言，既可以使用作用域操作符也可以使用點(diǎn)或箭頭成員訪問(wèn)操作符。
2 轉(zhuǎn)換和繼承
2.1 派生類(lèi)到基類(lèi)的轉(zhuǎn)換
(1)指針或引用 派生類(lèi)型引用到基類(lèi)類(lèi)型引用
派生類(lèi)型指針到基類(lèi)類(lèi)型指針。
反之是不行的。
(2)對(duì)象 一般可以使用派生類(lèi)型的對(duì)象對(duì)基類(lèi)類(lèi)型的對(duì)象進(jìn)行初始化或賦值，但沒(méi)有從派生類(lèi)型對(duì)象到基類(lèi)類(lèi)型對(duì)象的直接轉(zhuǎn)換，編譯器不會(huì)自動(dòng)將派生類(lèi)型對(duì)象轉(zhuǎn)換為基類(lèi)類(lèi)型對(duì)象。
3 構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制
3.1派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)
構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員不能繼承，每個(gè)類(lèi)定義自己的構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員。像任何類(lèi)一樣，如果類(lèi)不定義自己的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員，就將使用合成版本。 派生類(lèi)的合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，除了初始化派生類(lèi)的數(shù)據(jù)成員之外，它還初始化派生類(lèi)對(duì)象的基類(lèi)部分?；?lèi)部分由基類(lèi)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)初始化。
派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的初始化列表只能初始化派生類(lèi)的成員，不能直接初始化繼承成員。派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)只能通過(guò)將基類(lèi)包含在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中來(lái)間接初始化繼承成員。 class People
{
public:
People(std::string s1, int i1) : name("s1"),age(i1)
{
}
private:
std::string name;
int age;
};
class Student: public People
{
public:
Student(std::string s1, int i1,std::string s2) : uniName("s2"),People(s1,i1)
{
}
private:
std::string uniName;//學(xué)校名稱(chēng)
};
構(gòu)造函數(shù)初始化列表為類(lèi)的基類(lèi)和成員提供初始值，它并不指定初始化的執(zhí)行次序。首先初始化基類(lèi)，然后根據(jù)聲明次序初始化派生類(lèi)的成員。一個(gè)類(lèi)只能初始化自己的直接基類(lèi)（通過(guò)將基類(lèi)包含在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中來(lái)間接初始化基類(lèi)）。 3.2 復(fù)制控制和繼承
只包含類(lèi)類(lèi)型或內(nèi)置類(lèi)型數(shù)據(jù)成員、不含指針的類(lèi)一般可以使用合成操作。 具有指針成員的類(lèi)一般需要定義自己的復(fù)制控制來(lái)管理這些成員。
(1) 派生類(lèi)的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
如果派生類(lèi)定義了自己的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，該復(fù)制構(gòu)造函數(shù)一般應(yīng)顯式使用基類(lèi)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象的基類(lèi)部分： class Base { /* ... */ }; class Derived: public Base { public: Derived(const Derived& d):Base(d) { /*... */ } }; (2)派生類(lèi)賦值操作符
賦值操作符通常與復(fù)制構(gòu)造函數(shù)類(lèi)似：如果派生類(lèi)定義了自己的賦值操作符，則該操作符必須對(duì)基類(lèi)部分進(jìn)行顯式賦值。 //Base::operator=(const Base&) Derived &Derived::operator=(const Derived &rhs) { if (this != &rhs) //防止給自己賦值 { Base::operator=(rhs); // 調(diào)用 Base 類(lèi)的賦值操作符給基類(lèi)部分賦值 ……//為派生類(lèi)Derived 的成員賦值 } return *this; } (3)派生類(lèi)析構(gòu)函數(shù)
派生類(lèi)析構(gòu)函數(shù)不負(fù)責(zé)撤銷(xiāo)基類(lèi)對(duì)象的成員。每個(gè)析構(gòu)函數(shù)只負(fù)責(zé)清除自己的成員。
class Derived: public Base { public: ~Derived() {/*... */} };
(4)虛析構(gòu)函數(shù) 如果層次中基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)為虛函數(shù)，則派生類(lèi)析構(gòu)函數(shù)也將是虛函數(shù)，無(wú)論派生類(lèi)顯式定義析構(gòu)函數(shù)還是使用合成析構(gòu)函數(shù)，派生類(lèi)析構(gòu)函數(shù)都是虛函數(shù)。 建議：即使析構(gòu)函數(shù)沒(méi)有工作要做，繼承層次的根類(lèi)也應(yīng)該定義一個(gè)虛析構(gòu)函數(shù)。 在復(fù)制控制成員中，只有析構(gòu)函數(shù)應(yīng)定義為虛函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)不能定義為虛函數(shù)。
建議：為多態(tài)基類(lèi)聲明為virtual析構(gòu)函數(shù)
父類(lèi)指針指向子類(lèi)對(duì)象，delete父類(lèi)指針時(shí)，如果父類(lèi)含有non-virtual析構(gòu)函數(shù)，則只有繼承自父類(lèi)的部分被銷(xiāo)毀，而子類(lèi)非繼承的部分沒(méi)有被銷(xiāo)毀，也就是說(shuō)子類(lèi)對(duì)象被部分銷(xiāo)毀。解決的辦法是，將父類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)定義為virtual析構(gòu)函數(shù)。
class Base
{
public:
Base()
{
// std::cout << "Base的構(gòu)造函數(shù)" << std::endl;
}
~Base()
{
std::cout << "Base的析構(gòu)函數(shù)" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived()
{
// std::cout << "Derived的構(gòu)造函數(shù)" << std::endl;
}
~Derived()
{
std::cout << "Derived的析構(gòu)函數(shù)" << std::endl;
}
};
Base* pB = new Derived;
delete pB;//顯示“Base的析構(gòu)函數(shù)”
如果把Base的析構(gòu)函數(shù)前面添加virtual，則上面結(jié)果輸出：
Derived的析構(gòu)函數(shù)
Base的析構(gòu)函數(shù)
注意： 任何class只要帶有virtual函數(shù)，幾乎確定應(yīng)該也有一個(gè)virtual析構(gòu)函數(shù)。一般的，基類(lèi)應(yīng)該含有virtual析構(gòu)函數(shù)?；?lèi)定義了virtual關(guān)鍵字，子類(lèi)就不用添加該關(guān)鍵字了。
如果class不含有virtual函數(shù)，通常表示它并不打算被用作一個(gè)基類(lèi)，所以就不應(yīng)該將析構(gòu)函數(shù)定義為virtual的。 4 繼承情況下的類(lèi)作用域
4.1 名字沖突與繼承
與基類(lèi)成員同名的派生類(lèi)成員將屏蔽對(duì)基類(lèi)成員的直接訪問(wèn)。 可以使用作用域操作符訪問(wèn)被屏蔽的基類(lèi)成員： struct Derived : Base { int get_base_mem() { return Base::mem; } }; 設(shè)計(jì)派生類(lèi)時(shí)，只要可能，最好避免與基類(lèi)成員的名字沖突。 4.2 作用域與成員函數(shù)
在基類(lèi)和派生類(lèi)中使用同一名字的成員函數(shù)，其行為與數(shù)據(jù)成員一樣：在派生類(lèi)作用域中派生類(lèi)成員將屏蔽基類(lèi)成員。即使函數(shù)原型不同，基類(lèi)成員也會(huì)被屏蔽。 4.3 重載函數(shù)
如果派生類(lèi)重定義了重載成員，則通過(guò)派生類(lèi)型只能訪問(wèn)派生類(lèi)中重定義的那些成員。 如果派生類(lèi)想要通過(guò)自身類(lèi)型來(lái)使用重載的版本，那么派生類(lèi)必須重定義所有的重載版本，但這樣會(huì)繁瑣，可以通過(guò)給重載成員提供using 聲明來(lái)達(dá)到簡(jiǎn)化的目的。 using Base::Func;//注意，將所有基類(lèi)Base中的Func函數(shù)在本類(lèi)中可見(jiàn)。 4.3 名字查找與繼承
(1)首先確定進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的對(duì)象、引用或指針的靜態(tài)類(lèi)型。 (2)在該類(lèi)中查找函數(shù)，如果找不到，就在直接基類(lèi)中查找，如此循著類(lèi)的繼承鏈往上找，直到找到該函數(shù)或者查找完最后一個(gè)類(lèi)。如果不能在類(lèi)或其相關(guān)基類(lèi)中找到該名字，則調(diào)用是錯(cuò)誤的。 (3)一旦找到了該名字，就進(jìn)行常規(guī)類(lèi)型檢查，查看如果給定找到的定義，該函數(shù)調(diào)用是否合法。 (4)假定函數(shù)調(diào)用合法，編譯器就生成代碼。如果函數(shù)是虛函數(shù)且通過(guò)引用或指針調(diào)用，則編譯器生成代碼以確定根據(jù)對(duì)象的動(dòng)態(tài)類(lèi)型運(yùn)行哪個(gè)函數(shù)版本，否則，編譯器生成代碼直接調(diào)用函數(shù)。 5 純虛函數(shù)
在函數(shù)形參表后面寫(xiě)上 = 0 以指定純虛函數(shù)。該函數(shù)為后代類(lèi)型提供了可以覆蓋的接口，但是這個(gè)類(lèi)中的版本決不會(huì)調(diào)用。 含有（或繼承）一個(gè)或多個(gè)純虛函數(shù)的類(lèi)是抽象基類(lèi)。除了作為抽象基類(lèi)的派生類(lèi)的對(duì)象的組成部分，不能創(chuàng)建抽象類(lèi)型的對(duì)象。 |
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