第01节：继承
第02节：构造函数和析构函数
第03节：函数重定义
第04节：多态和虚函数
第05节：访问控制 (可见性控制)
第06节：抽象类与纯虚函数
第07节：动态类型转换
第01节：继承
回顾
面向对象的4个特点：
A(抽象) P(多态)I(继承)E(封装)
前两个单元：AE
本单元： PI
第02节：构造函数和析构函数
派生类继承的成员
派生类继承 ctor 和 dtor 吗？
派生类不继承的特殊函数
构造函数 (C++11已允许继承)
析构函数
作为特权地位的友元函数
赋值运算符函数
#include <iostream>
struct A
{
A(int i)
{
}
A(double d, int i)
{
}
// ...
};
struct B : A
{
using A::A; // 继承基类构造函数
int d{ 0 }; // 新的变量初始化方法
};
int main()
{
B b(1); // b.d 初始化为 0
}
Calling Base Class Constructors ( 调用基类构造函数)
Ctors of base class can only be invoked from the constructors of the derived classes. ( 基类构造函数只能由派生类构造函数调用)
The syntax to invoke it is as follows:
DerivedClass(parameterList) : BaseClass()
{
// Perform initialization
}
// Or
DerivedClass(parameterList) : BaseClass(argumentList)
{
// Perform initialization
}
No-Arg Constructor in Base Class( 基类的无参构造函数)
Rules for invoke constructors in derived class
A constructor in a derived class must always invoke a constructor in its base class. (派 生类构造函数必须调用基类构造函数)
If a base constructor is not invoked explicitly, the base class’s no-arg constructor is invoked by default. ( 若基类ctor未被显式调用，基类的无参构造函数就会被调用)
Constructor and Destructor Chaining ( 构造和析构函数链)
constructor chaining (构造函数链)
Constructing an instance of a class invokes all the base class along the inheritance chain. ( 构造类实例会沿着 继承链调用所有的基类ctor)
Invoke sequence: base first, derive next
destructor chaining (析构函数链)
Conversely, the destructors are automatically invoked in reverse order(dtor 与ctor正好相反)
Invoke sequence: derive first, base next
no-arg constructor ( 无参构造函数)
If a class is designed to be extended, provide a no-arg constructor. (若你的类 想被别人扩展，那么就提供一个无参构造函数)
34. 文件扩展名：头文件用.h，源文件用 .cpp (c++, cc也可)
35. A class should be declared in a header file and defined in a source file where the name of the files match the name of the class.
35. 类应该在头文件中声明并在源文件中定义，俩文件名字应 该与类名相同
例如：MyClass.h, MyClass.c++
例外的是，模板类的声明和定义都要放在头文件中
49. Class variables should never be declared public.
49. 类成员变量不可被声明为public
说明：公有变量违背了C++的信息隐藏原则。例外的是， 如果class只是一个数据结构，类似C语言中的struct，则 可将类变量声明为公有
#include <iostream>
class Fruit
{
public:
Fruit()
{
}
Fruit(int id)
{
}
std::string s;
};
class Apple : public Fruit
{
public:
Apple() :Fruit()
{
}
};
int main()
{
Apple apple;
}
第03节：函数重定义
Redefine (hide) ( 重定义/隐藏)
#include <iostream>
#include <string>
class GeometricObject
{
public:
std::string toString()
{
return "parent";
}
};
class Circle : public GeometricObject
{
public:
std::string toString()
{
return "child";
}
void g()
{
std::cout << toString();
}
};
int main()
{
Circle circle;
std::cout << circle.toString();
circle.GeometricObject::toString();
system("pause");
return 0;
}
Redefine v.s. Overload ( 重定义与重载)
Overload Functions (§5.7) (重载函数)
more than one function with the same name (多个函数名字相同)
But different in at least one of the signatures: (但至少一个特征不同)
parameter type ( 参数类型)
parameter number ( 参数数量)
parameter sequence (参数顺序)
Redefine Functions (重定义函数)
The functions have the same signature (函数特征相同)
Name (同名)
Parameters (including type, number and sequence) (同参数：类型，数量和顺序)
Return type (返回值类型)
Defined in base class and derived class, respectively (在基类和派生类中分别定义)
第04节：多态和虚函数
What is Polymorphism?
广义的多态：不同对象对于相同的消息有不同的响应，就是OOP中的 多 态性。
截止目前：多态性有两种表现的方式
重载：
class C
{
public:
int f(int x);
int f();
};
重定义：不同的对象调用重定义 函数，表现出不同的行为
class A
{
int f()
{
return 1;
}
};
class B : public A
{
int f()
{
return 8;
}
};
A x;
B y;
x.f();
y.f();
Binding
联编(Binding): 确定具有多态性的 语句调用哪个函数的过程。
Static Binding (静态联编)
在程序编译时确定调用哪个函数
例：函数重载
Dynamic Binding (动态联编)
在程序运行时，才能够确定调用哪个 函数
用动态联编实现的多态，也称为运行 时的多态。
How do we implement polymorphism ( 如何实现多态)
virtual function (虚函数)
Override (覆盖) : redefining a virtual function in a derived class. ( 在派生类中重定义一个虚函数)
overload重载
override覆盖
overlord覆盖
Polymorphism: using dynamic binding ( 动态联编)
How to enable dynamic binding? ( 如何使得函数能够 实现动态联编)
The function must be declared virtual in the base class. ( 基类同 名虚函数)
The variable that references the object for the function must contain the address of the object. ( 访问对象的成员函数时，要用 指向对象的指针或者对象引用)
Note
If a function is defined virtual in a base class, it is automatically virtual in all its derived classes. ( 基类定义 了虚同名函数，那么派生类中的 同名函数自动变为虚函数)
Virtual functions:
Virtual function table (虚函数表)
Run-time binding (运行时联编)
More overhead in run-time than non- virtual function ( 开销大)
class C
{
public:
virtual std::string toString()
{
return "class C";
}
};
class B : public C
{
std::string toString()
{
return "class B";
}
};
class A : public B
{
std::string toString()
{
return "class A";
}
};
Summary: static binding v.s. dynamic binding
基类与派生类中有同名函数
1. 通过 派生类对象访问同名函数
静态联编
2. 通过 基类对象的指针访问同名函数
静态联编
3. 通过 基类对象的指针访问同名虚函数
动态联编
第05节：访问控制 (可见性控制)
The protected Keyword
the private and public keywords to specify whether data fields and functions can be accessed from the outside of the class. ( 说明数据及函数是否可以从类外面访问)
Private members can only be accessed from the inside of the class (私有成员只能在类 内的函数访问)
Public members can be accessed from any other classes. (公有成员可被任何其他类访 问)
A protected data field or a protected function in a base class can be accessed by name in its derived classes. ( 保护属性的数据或函数可被派生类成员访 问)
#include <iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
int i;
protected:
int j;
private:
int k;
};
class A : public B
{
public:
void display()
{
cout << i << endl; // Fine, cannot access it
cout << j << endl; // Fine, cannot access it
cout << k << endl; // Wrong, cannot access it
}
};
int main()
{
A a;
cout << a.i << endl; // Fine, cannot access it
cout << a.j << endl; // Wrong, cannot access it
cout << a.k << endl; // Wrong, cannot access it
return 0;
}
1. 公有继承
公有继承的派生类定义形式：
class 派生类名：public 基类名
{
派生类新成员定义；
};
1. 基类成员 在派生类中的访问属性不变。
2. 派生类的成员函数 可以访问基类的公有成员和保护成员，不能 访问基类的私有成员;
3. 派生类以外的其它函数 可以通过派生类的对象，访问从基类继 承的公有成员, 但不能访问从基类继承的保护成员和私有成员。
2. 私有继承
私有继承的派生类定义形式：
class 派生类名：private 基类名
{
派生类新成员定义；
};
1. 基类成员 在派生类中的访问属性都变成 private。
2. 派生类的成员函数 可以访问基类的公有成员和保护成员，不能 访问基类的私有成员;
3. 派生类以外的其它函数 不能通过派生类的对象，访问从基类继 承的任何成员。
3. 保护继承
私有继承的派生类定义形式： class 派生类名：protected 基类名
{
派生类新成员定义；
};
1. 基类成员 公有成员和保护成员在派生类中变成保护类型的，基类 的私有成员属性不变。
2. 派生类的成员函数 可以访问基类的公有成员和保护成员，不能 访问基类的私有成员;
3. 派生类以外的其它函数 不能通过派生类的对象，访问从基类继 承的任何成员。
第06节：抽象类与纯虚函数
Abstract Classes ( 抽象类)
classes become more specific & concrete with each new derived class. ( 派生类时，新类会越来越明确和具 体)
move back up to the parent and ancestor , the classes become more general and less specific. ( 沿着派生类 向父类移动，类会越来越一般化和 抽象)
Sometimes a base class is so abstract that it cannot have any specific instances. Such a class is referred to as an abstract class ( 类太抽象以至于无法实例 化就叫做抽象类)
Abstract Functions ( 抽象函数)
All geometric objects have: areas & perimeters
Declare getArea() and getPerimeter() in GeometricObject class? (在几何对象类中声明 计算面积和周长的函数？)
Is it meaningful for getArea() in GeometricObject ? (这种声明有实际意义 吗？)
NO, the implementation is dependent on the specific type of geometric object.
virtual double getArea() = 0;
virtual double getPerimeter() = 0;
Such functions are referred to as abstract functions.
Abstract class: the class which contains abstract functions
第07节：动态类型转换
Dynamic Casting Example
dynamic_cast operator cast a parameter of the GeometricObject type into a Circle type ( 将基 类类型参数转换为派 生类类型)
then invoke the getRadius() and getDiameter() functions defined in the Circle class ( 然后调用派生类 中独有的函数)
// A function for displaying a geometric object
void displayGeometricObject(GeometricObject &object)
{
cout << "The area is " << object.getArea() << endl;
cout << "The perimeter is " << object.getPerimeter() << endl;
GeometricObject *p = &object;
Circle *p1 = dynamic_cast<Circle*>(p);
if (p1 != 0)
{
cout << "The radius is " << p1->getRadius() << endl;
cout << "The diameter is " << p1->getDiameter() << endl;
}
}
Upcasting and Downcasting ( 向上/向下 转型)
upcasting : Assigning a pointer of a derived class type to a pointer of its base class type ( 将派生类类型指针赋值给基类类型指针)
downcasting : Assigning a pointer of a base class type to a pointer of its derived class type. ( 将基类类型指针赋值给派生类类型指针)
Upcasting and Downcasting ( 向上/向下 转型 续)
Upcasting can be performed implicitly without using the dynamic_cast operator. ( 上转可不适用dynamic_cast而隐式转换)
GeometricObject *g = new Circle(1);
Circle *c = new Circle(2);
g = c; //Correct
However, downcasting must be performed explicitly. ( 下转必须显式执行)
For example, to assign p to p1, you have to use
c = dynamic_cast<Circle *>(g);
typeid operator (typeid 运算符)
How to obtain the information about the class of the object? (如何获取对象所 属的类的信息)
typeid operator: return a reference to an object of class type_info. (typeid运算 符返回一个type_info对象的引用)
to display the class name for object x. (显示对象x的类名)
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
std::string x;
std::cout << typeid(x).name() << std::endl;
system("pause");
return 0;
}
基类对象和派生类对象的互操作
问题1：对象内存布局
GeometricObject G;
Circle C;
GeometricObject* pG=&G;
Circle* pC=&C;
问题2：互操作
G=C; //Y
C=G; //N
pG=&C; //Y
pC=&G; //N
GeometricObject &rG=C; //Y
Circle &rC=G; //N
Warning
1. 可将派生类对象截断，只使用继承来的信息
2. 但不能将基类对象加长，无中生有变出派生类对象