23.C++- 继承的多种方式、显示调用父类构造函数、父子之间的同名函数、virtual虚函数

 上章链接: 22.C++- 继承与组合,protected访问级别 

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继承方式

继承方式位于定义子类的”:”后面,比如:

class Line : public Object             //继承方式是public
{

};

继承方式默认为private

在C++中,继承方式共有3种:

public继承

-指父类的成员(变量和函数)访问级别,在子类中保持不变

private继承

-指父类的成员,在子类中变为private私有成员.

-也就是说子类无法访问父类的所有成员

protected继承

-指父类的public成员 ,在子类中变为protected保护成员,其它成员级别保持不变

如下图所示:

 

注意: protected继承只针对子类有效

比如当父类是protected继承时,则子类的子类就无法访问父类的所有成员

一般而言,C++项目只用到public继承

显示调用父类构造函数

• 当我们创建子类对象时,编译器会默认调用父类无参构造函数
• 若有子类对象,也会默认调用子类对象的无参构造函数。

比如以下代码:

class  StrA
{
public:
          StrA()
          {
             cout<<"StrA()"<<endl;
          }
          StrA(string s)
          {
             cout<<"StrA(string s):"<<s<<endl;
          } 
};

class  StrB : public StrA
{
public:
          StrB(string s)
          {
             cout<<"StrB(int i):"<<s<<endl;
          }
};

int main()
{
       StrB b("123");
       return 0;
}

 编译运行:

StrA()                    //父类无参构造函数
StrB(int i):123

也可以通过子类构造函数的初始化列表来显示调用

接下来,修改上面子类的StrB(string s)函数,通过初始化列表调用StrA(string s)父类构造函数

改为:

StrB(string s): StrA(s)
{
  cout<<"StrB(int i):"<<s<<endl;
}

运行打印:

StrA(string s):123
StrB(int i):123

父子间的同名成员和同名函数

• 子类可以定义父类中的同名成员和同名函数
• 子类中的成员变量和函数将会隐藏父类的同名成员变量和函数
• 父类中的同名成员变量和函数依然存在子类中
• 通过作用域分辨符（::）才可以访问父类中的同名成员变量和函数

比如:

class Parent{

public:
       int mval;
       Parent()
       {
              mval=1000;
       }

       void add(int i)
       {
              mval+=i;
       } 
};

class Child : public Parent
{
public:
       int mval; 
       Child()
       {
              mval=100;
       }

       void add(int i,int j)
       {
              mval+=i+j;
       }
};

在main()函数执行:

       Child c;

       //c. add(10);        //该行会报错,由于子类有add函数,所以编译器会默认在子类里寻找add(int i);

       c.Parent::add(10);   //该行正确,执行父类的成员函数

       c.add(2,3);

       cout<<"Child.mval="<<c.mval<<endl;

       cout<<"Parent.mval="<<c.Parent::mval<<endl;

打印:

Child.mval=105
Parent.mval=1010

从打印结果看到,父类和子类之间的作用域是不同的, 所以执行父类的同名成员变量和函数需要作用域分辨符（::）才行

 

父子间的兼容

以上示例的Parent父类Child子类为例

• 子类对象可以直接赋值给父类对象使用,比如: Parent p; Child c;   p=c;
• 子类对象可以初始化父类对象,比如: Parent p1(c);
• 父类引用可以直接引用子类对象,比如: Parent& p2 =c;    //p2是c对象的别名
• 父类指针可以直接指向子类对象,比如: Parent* p3=&c;

其实是编译器是将子类对象退化为了父类对象, 从而能通过子类来赋值初始化父类

所以上述的父类对象(包括指针/引用)也只能访问父类中定义的成员.

如果父类对象想访问子类的成员,只能通过强制转换,将父类对象转为子类类型

示例1,通过C方式转换:

Child c;
Parent* p3=&c;
Child *c2 = (Child*)p3;         

示例2,通过static_cast转换:

Child c;
Parent* p3=&c;
Child *c2 = (static_cast*)<Child*>(p3);

虚函数

实现多态性，通过指向子类的父类指针或引用，可以访问子类中同名覆盖成员函数

首先参考下面,没有虚函数的示例:

class Parent
{
    int i; 
public:  
         void example()
        {
            cout<<"class Parent"<<endl;
        }

}; 
 
class Child : public Parent  
{
    int j; 
public:
        void example()
        {
            cout<<"class Child"<<endl;
        }     
};


void print(Parent* p)
{
     p->example();
}
int main()
{
    Parent t; 
    Child c;
    
    print(&t);
    print(&c);     
    
    cout<<"SIZEOF Parent:"<<sizeof(t)<<endl;
    cout<<"SIZEOF Child:"<<sizeof(c)<<endl; 
}

运行打印:

class Parent
class Parent
SIZEOF Parent:4
SIZEOF Child:8

从结果看出,即使example函数的指针p指向了Child c,也只能调用父类的example(),无法实现多态性.

所以C++引入了虚函数概念,根据指针指向的对象类型,来执行不同类的同名覆盖成员函数,实现不同的形态

定义: 在父类成员函数的返回值前面,通过virtual关键字声明,这样便能访问子类中的同名成员函数了

接下来将上个示例的父类成员函数example()改写为虚函数:

virtual void print()        //将父类的成员函数定为虚函数
{
cout<<"class Parent"<<endl;
}        

运行打印:

class Parent
class Child
SIZEOF Parent:8
SIZEOF Child:12

可以发现,父类和子类的长度都增加了4字节,这4个字节就是用来指向“虚函数表”的指针,编译器便会更据这个指针来执行不同类的虚函数,实现多态性.

虚析构函数

-在使用基类指针指向派生类对象时用到

-通过基类析构函数可以删除派生类对象 

示例

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
     Base()
    {
        cout << "Base()" << endl;
    }

     virtual ~Base()
    {
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
public:
     Derived()
    {
        cout << "Derived()" << endl;
    }

     ~Derived()
    {
        cout << "~Derived()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Base* p = new Derived(); 
    // ...
    delete p;

    return 0;
}

运行打印:

Base()
Derived()
~Derived()
~Base()

可以发现,由于基类的析构函数是虚函数,所以我们delete基类指针时,派生类也跟着调用了析构函数,从而避免了内存泄漏,也能满足使用dynamic_cast强制转换了

一般而言,虚构造函数只有在继承下才会被使用,单个类是不会使用虚构函数的,因为虚函数表会产生额外的空间

注意:构造函数不能成为虚函数,因为虚函数表是在构造函数执行后才会进行初始化