C++编程:类的继承与派生实践
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“C++类的派生与继承”
在C++编程语言中,类的继承和派生是面向对象编程的重要特性,它们允许创建新的类(派生类)基于现有类(基类)。继承提供了代码重用和扩展的能力,使得程序员能够构建复杂且灵活的类层次结构。
1. 继承的含义
继承是一种机制,其中一个类(派生类)可以从另一个类(基类)获取其属性和行为。派生类可以添加新的成员或者修改基类的成员,同时保持基类的功能。这使得代码更易于维护和扩展,因为共同的特性只需要在一个地方定义。
2. 派生类的定义方法
派生类可以通过在类声明中使用冒号":"来指定基类。例如,如果`Person`是基类,那么`Student`和`Teacher`可以作为派生类定义如下:
```cpp
class Student : access_specifier Person {
// 学生类的定义
};
class Teacher : access_specifier Person {
// 教师类的定义
};
```
这里,`access_specifier`可以是`public`(公共继承),`protected`(保护继承)或`private`(私有继承),它们决定了基类成员在派生类中的可见性和可访问性。
3. 访问控制和可见性
- 公有继承(`public`):基类的公有和保护成员在派生类中仍然是公有和保护的,派生类对象可以直接访问这些成员。
- 保护继承(`protected`):基类的公有和保护成员在派生类中变为保护的,只有派生类及其子类可以访问。
- 私有继承(`private`):基类的公有和保护成员在派生类中变为私有的,只能在派生类内部访问。
4. 多重派生
一个派生类可以继承自多个基类,这种现象称为多重派生。例如:
```cpp
class Derived : public Base1, private Base2, protected Base3 {
// 派生类定义
};
```
在多重派生中,需要注意二义性问题,即基类中可能存在同名成员。解决办法通常包括使用作用域解析运算符`::`明确指定成员所属的基类。
5. 虚基类
虚基类是为了处理多继承中的二义性问题而引入的概念。当一个派生类通过不同的路径继承了相同的基类时,基类的实例会被多次复制,导致内存浪费。通过声明基类为虚基类,可以确保基类只被实例化一次。
6. 构造函数和析构函数
派生类必须调用基类的构造函数来初始化基类的部分。这通常通过在派生类构造函数的初始化列表中完成。同样,析构函数会按照派生到基的顺序逆序调用,确保资源正确释放。
7. 同名覆盖原则
派生类可以覆盖基类的成员函数,提供不同的实现,这就是多态性的基础。为了明确表示覆盖,可以使用`override`关键字。
8. 解决二义性
在C++中,解决二义性通常通过作用域解析运算符`::`、显式类型转换或使用虚函数来实现。
9. 实验示例
根据实验内容,可以设计如下的类结构:
- `Person`类:包含编号、姓名等基本属性。
- `Student`和`Teacher`派生自`Person`,添加各自的特有属性如班号和职务。
- `Circle`类:包含半径,作为基类。
- `Sphere`, `Cylinder`, `Cone`派生自`Circle`,并添加各自的方法来计算表面积和体积。
- `Rectangle`和`Rectangular`类:矩形和长方体,计算面积和体积。
通过这些实验,你可以深入理解C++中的继承和派生概念,并掌握如何在实际编程中应用它们。
2012-04-25 上传
2008-12-25 上传
2023-05-27 上传
2023-10-17 上传
2023-07-17 上传
2023-07-29 上传
2023-11-28 上传
2023-06-28 上传
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