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c++学习笔记2_继承与多态
熟悉C++的继承与多态 并完成自己定义的购物车
一、基类和派生类
1.1 继承
C++提供了比修改代码更好的方法来扩展和修改类。这种方法叫作类继承，它能够从已有的类派生出新的类，而派生类继承了原有类（称为基类）的特征，包括方法。
正如继承一笔财产要比自己白手起家容易一样，通过继承派生出的类通常比设计新类要容易得多。下面是可以通过继承完成的一些工作。
当一个类派生出另一个类，原始类称为基类，继承类成为派生类。1.2 派生类
派生类对象将具有以下特征：
- 派生类对象存储了基类的数据成员（派生类继承了基类的实现)
- 派生类对象可以使用基类的方法（派生类继承了基类的接口)
需要在继承属性中添加：
- 派生类需要自己的构造函数
- 派生类可以根据需要添加额外的数据成员和成员函数
1.2.1 派生类成员的访问属性
1、公用继承（public inheritance）
基类的公有成员和受保护成员在派生类中保持原有的访问属性，其私有成员仍为基类私有（基类的封装性）。
公有继承是一种is a关系，即派生类对象也是一个基类对象，可以对基类对象执行任何操作，也可以对派生类对象执行。2、 私有继承（private inheritance）
基类的公有成员和受保护成员在派生类中成为了私有成员。其私有成员仍为基类私有。3、受保护的继承（protected inheritance）
基类的公有成员和受保护成员在派生类中成为了受保护成员。其私有成员仍为基类私有。
受保护成员：不能被外界引用，但可以被派生类的成员引用。
1.2.2 构造函数
派生类不能直接访问基类的私有成员，必须通过基类的方法进行访问。故派生类的构造函数必须使用基类的狗仔函数。
在创建派生类对象之前，程序首先先创造基类对象。
如果不显式的调用基类的构造函数（使用初始化器列表来指名要使用的基类构造函数），则默认使用基类的构造函数:BandAcount()
//写法一（写一种就好） Bulk_item(const string &strName,double dPrice,int minNum,double dDis):Item_Base(strName,dPrice),m_nMinNum(minNum),m_dDis(dDis){} //使用成员初始化列表 只有参数名而不包含参数类型=>这些参数是实参而不是形参 //写法二（写一种就好） Bulk_item(const string &strName,double dPrice,int minNum,double dDis):Item_Base(strName,dPrice){ //函数体内部只对派生类新增的数据成员初始化 m_nMinNum=minNum; m_dDis=dDis; } //写法一（写一种就好） Bulk_item(const Bulk_item & in){ *this=in; } //写法二（写一种就好） Bulk_item(const Bulk_item & in){ m_nMinNum=in.m_nMinNum; m_dDis=in.m_dDis; }- 1
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一个类不仅可以派生出一个新的类，派生类还可以继续派生，形成派生的层次结构。
1.2.3 析构函数
释放对象的顺序与创建对象的顺序相反
对象过期时，程序将首先使用派生类析构函数，然后再（自动的）调用基类析构函数。在派生时，派生类不能继承基类的析构函数，需要通过自己的析构函数去调用基类的析构函数。
1.3 多重继承
1.3.1 声明多重继承
1.3.2多重继承的构造函数
1.3.3多重继承的二义性
（1）两个基类有同名成员
用基类限定名来限定
使用作用域解析运算符(::)来标识函数所属的类（2）两个基类和派生类三者都有同名函数
基类的同名成员在派生类中被屏蔽（不可见），即派生类新增加的同名函数覆盖了基类中的同名成员。相当于重载。
注意：函数名与特征标相同时才为函数重载
特征标——函数的参数列表（特征标相同==参数数目和类型相同+参数的排列顺序相同（与变量名无关））（3）如果类A和类B是从同一个基类派生的
通过类N的直接派生类名来指出要访问的时类N的哪一个派生类的基类成员。
1.4 派生类和基类之间的相互转换
（1）赋值
赋值兼容：不同类型数据之间的自动转换和赋值。
只能用派生类对象对基类对象赋值 ，不能用基类对象对派生类对象赋值 ，因为基类对象不包含派生类成员。同理，同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。
（2）派生类对象可以代替基类对象对基类的应用进行赋值和初始化
派生类对象可以代替基类对象对基类的应用进行赋值和初始化
如果函数的参数是基类对象或基类对象的引用，相应的实参可以用子类对象
（2）指针
指向基类对象的指针，只能访问派生类中的基类成员，而不能访问派生类增加的成员。
可以使用static_cast强制编译器进行转换。或者,可以用dynamic_cast申请在运行时进行检查。
1.5 组合（composition）
类的组合：在一个类中以另一个类的对象作为数据成员。
继承是”是“的关系，是纵向的，派生类是基类。
组合是”有“的关系，是横向的。1.6 虚基类（virtual base class）
C++提供虚基类方法，在继承间接共同基类时只保留一份成员。
虚基类不是在声明基类时声明的，而是在声明派生类时，指定继承方式时声明的。
当派生类通过多条派生路径继承虚基类时，基类成员只保留一次（虚基类在派生类中只被继承一次）
注意：应该在该基类的所有派生类中直接声明为虚基类，否则仍会出现多次继承。二、多态性与虚函数
多态性（polymorphism）：
向不同的对象发送同一条信息（调用函数），不同的对象在接收时回产生不同的行为、方法（执行不同的函数）
例如函数的重载、运算符重载都是多态。
静态多态性（编译时的多态）：在程序编译时就知道调用函数的全部信息，系统就能决定要调用哪个函数。通过函数重载实现。
动态多态性（运行时的多态）：在程序运行过程中动态地确定操作所针对的对象，通过虚函数（virtual function）实现。2.1虚函数
C++编译器 对非虚方法使用静态联编（static binding） 对虚方法使用动态联编（dynamic binding）
虚函数：在基类声明函数时虚拟的，并不是实际存在的函数，然后再派生类中才正式定义此函数。
作用：允许派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问派生类中的同名函数。
若需要在派生类中重新定义基类的方法，通常应该将基类方法声明为虚的虚函数的使用方法是:
(1)在基类中用virtual声明成员函数为虚函数。在类外定义虚函数时,不必再加virtual。
(2）在派生类中重新定义此函数，函数名、函数类型、函数参数个数和类型必须与基类的虚函数相同，根据派生类的需要重新定义函数体。
当一个成员函数被声明为虚函数后，其派生类中的同名函数都自动成为虚函数。因此在派生类重新声明该虚函数时，可以加 virtual，也可以不加，但习惯上一般在每一层声明该函数时都加virtual，使程序更加清晰。
如果在派生类中没有对基类的虚函数重新定义,则派生类简单地继承其直接基类的虚函数。
(3）定义一个指向基类对象的指针变量，并使它指向同一类族中需要调用该函数的对象。
(4）通过该指针变量调用此虚函数，此时调用的就是指针变量指向的对象的同名函数。通过虚函数与指向基类对象的指针变量的配合使用,就能实现动态的多态性。
如果想调用同一类族中不同类的同名函数，只要先使用基类指针指向该类对象即可。若在基类中定义的非虚函数再派生类中被重新定义。
基类指针 =>对象中基类部分的成员函数
派生类指针 =>派生类对象中的成员函数
这并不是多态性行为(使用的是不同类型的指针),没有用到虚函数的功能。2.1.1 虚函数虚析构函数
我们希望：通过基类的指针删除派生类对象时，正确的析构函数被调用，
即程序将首先使用派生类析构函数，然后再（自动的）调用基类析构函数。
若基类的析构函数不为虚析构函数时，用基类指针指向派生类对象的时候，只会调用基类析构函数。当基类的析构函数为虚函数时,无论指针指的是同一类族中的哪一个类对象,系统都会采用动态关联,调用相应类的析构函数,对该对象进行清理工作。
通常，给基类提供一个虚析构函数（即使它不需要虚构函数）2.1.2 虚函数工作原理
2.1.3 注意
（1）构造函数
构造函数不能是虚函数（因为在执行构造函数时类对象还未完成建立过程）
（2）析构函数
析构函数应该是虚函数，除非类不用做基类。
（3）友元函数
友元不能是虚函数，因为友元不是类成员，只有成员才能是虚函数。
（可以让友元函数是使用虚成员函数）
（4）没有重新定义
如果派生类没有重新定义函数，则使用该函数的基类版本。
（5）重新定义
第一，如果重新定义继承的方法，应确保与原来的原型完全相同，但如果返回类型是基类引用或指针，则可以修改为指向派生类的引用或指针(这种例外是新出现的)。这种特性被称为返回类型协变(covariance of return type)，因为允许返回类型随类类型的变化而变化:这种例外只适用于返回值，而不适用于参数。
第二，如果基类声明被重载了，则应在派生类中重新定义所有的基类版本。2.2 纯虚函数与抽象类
纯虚函数（pure virtual function）
抽象基类（abstract base class，ABC）
目的：用它作为基类去建立派生类。
包含纯虚函数的类都是抽象类（因为纯虚函数是不能被调用的，包含虚函数的类是无法建立对象的）实验部分（熟悉C++的继承与多态智能指针 并完成自己定义的购物车)
sy2.h
#ifndef SY #define SY #includeusing namespace std; class Bulk_item; //不使用折扣策略的基类 Item_Base class Item_Base{ private: protected: string m_strName; //商品名 double m_dPrice; //价格 public: Item_Base(const string &strName="",double dPrice=10.0):m_strName(strName),m_dPrice(dPrice){} Item_Base(const Item_Base & ib){ m_strName=ib.m_strName; m_dPrice=ib.m_dPrice; } //返回商品名 string book() const{ return m_strName; } //基类不须要折扣策略 virtual double net_price(int n) const{ return n*m_dPrice; } virtual Item_Base *Clone() const{ return new Item_Base(*this); } //析构函数 virtual ~Item_Base(){} //赋值操作符声明 Item_Base & operator=(const Item_Base &ib){ m_strName=ib.m_strName; m_dPrice=ib.m_dPrice; } friend ostream & operator<<(ostream &out,const Item_Base &s){ out<<s.m_strName<<"\t"<<s.m_dPrice; return out; } }; //批量购买折扣策略：大于一定的数量才有折扣 //派生类 Bulk_item （公有继承） class Bulk_item:public Item_Base{ protected: int m_nMinNum; //实现折扣策略的购买量 double m_dDis; //折扣率 public: //构造函数 Bulk_item(const string &strName,double dPrice,int minNum,double dDis):Item_Base(strName,dPrice),m_nMinNum(minNum),m_dDis(dDis){} Bulk_item(const Bulk_item & in){ m_nMinNum=in.m_nMinNum; m_dDis=in.m_dDis; *this=in; } virtual double net_price(int n) const{ return n>=m_nMinNum?n*m_dPrice*m_dDis:n*m_dPrice; } virtual Bulk_item *Clone() const{ return new Bulk_item(*this); } //析构函数 ~Bulk_item(){ delete []this; m_nMinNum=0; m_dDis=0; } friend ostream & operator<<(ostream &out,const Bulk_item &s){ out<<s.m_strName<<"\t"<<s.m_dPrice<<"\t"<<s.m_nMinNum<<"\t"<<s.m_dDis; return out; } }; #endif //SY2 - 1
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main.cpp
#include#include #include #include "sy2.h" using namespace std; /* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */ double total(Item_Base &ib){ cout<<"total="<<ib. net_price(10)<<endl; } void printT(Item_Base &bi){ // 形参是 Item_Base类对象的引用 //由于派生类对象与基类对象赋值兼容。派生类对象可以自动转换类型 cout<<"printT "<<bi.net_price(10)<<endl; } int main() { cout<<"--------------------------------------------------"<<endl; Item_Base base("《C++》",10); //定义 Item_Base类对象 base Item_Base base1("《C++》",10); //定义 Item_Base类对象 base1 Bulk_item b1("《C++》",10,10,0.8); //定义 Bulk_item类对象 b1 cout<<base<<endl; cout<<b1<<endl; Item_Base base2(base); //定义 Item_Base类对象 base2 Bulk_item b2(b1); //定义 Bulk_item类对象 b2 cout<<base2<<endl; cout<<b2<<endl; cout<<base.book()<<"base.net_price(10):"<<base.net_price(10)<<endl; cout<<b1.book()<<"bi.net_price(10):"<<b1.net_price(10)<<endl; cout<<"--------------------------------------------------"<<endl; Item_Base *pBase1=&base; //定义指向 Item_Base类对象的指针 pBase1，指向base cout<<"pBase1->net_price(10):"<<pBase1->net_price(10)<<endl; pBase1=&b1; //指针 pBase1，指向 Bulk_item类对象 b1 cout<<"函数重载 (不是多态） ："<<endl; cout<<"*pBase1:"<<(*pBase1)<<endl; //运算符<<重载(不是多态 cout<<"b1:"<<b1<<endl; cout<<"虚函数(多态）： "<<endl; cout<<"pBase1->net_price(10):"<<pBase1->net_price(10)<<endl;//net_price() 多态 cout<<"b1.net_price(10):"<<b1.net_price(10)<<endl; Item_Base *pBase2=pBase1->Clone(); //定义指向 Item_Base类对象的指针 pBase2，指向 pBase1->Clone() cout<<"*pBase2:"<<(*pBase2)<<endl; Item_Base *pBase3=pBase1->Clone(); //定义指向 Item_Base类对象的指针 pBase3，指向 pBase1->Clone() 多态 cout<<"*pBase3:"<<pBase3->net_price(10)<<endl; Item_Base *pBase4=b1.Clone(); //定义指向 Item_Base类对象的指针 pBase3，指向 b1.Clone() cout<<"*pBase4:"<<pBase4->net_price(10)<<endl; cout<<"--------------------------------------------------"<<endl; //赋值转换 //b2=base2; //errorn 不能用基类对象对派生类对象赋值 （应为基类中不包含 base2=b2; //只能用派生类对象对基类对象赋值 cout<< base2.net_price(10)<<endl; cout<< b2.net_price(10)<<endl; //指针转换 Item_Base *pBase5=&base; Bulk_item *pA=static_cast<Bulk_item*>(pBase5); //base printT(*pA); Bulk_item *pB=dynamic_cast<Bulk_item*>(pBase1);//b1 printT(*pB); return 0; } - 1
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