第十六章 继承

第十六章继承16．1 继承的概念我们已经知道，面向对象程序设计的一个重要机制就是封装。

通过封装将一种事物的数据和行为（操作）抽象出来形成一个类。

由于不同的事物有不同的类，因此面向对象程序设计中就需要定义各种各样的类。

例如：下面定义了一个关于交通工具的类class vehicle{int wheels; //轮子数float weight; //重量public:void initialize(int in_wheels, float in_weight);int get_wheels( ) {return wheels;}float get_weight( ) {return weight;}float wheel_loading( ) {return weight/wheels;}};如果要再定义一个小轿车的类和一个卡车的类，如何实现呢？这里我们就要用到面向对象程序设计的另一个机制——继承。

现实世界的物质多种多样，但许多物质都存在着层次关系，这种层次结构是我们找到了描述事物的解决方法。

例如下图1是关于交通工具的一个分类层次关系。

图1 继承的类层次下面通过继承来派生出小汽车和卡车的类。

//小汽车的类class car : public vehicle{int passenger_load; //载客数public:void initialize(int in_wheels, float in_weight, int people = 4);int passengers( ) {return passenger_load;}};//卡车的类class truck : public vehicle{int passenger_load; //载客数float payload; //有效负载public:void init_truck(int how_many = 2, float max_load = 24000.0);float efficiency( ); //马力int passengers( ) {return passenger_load;}};说明：上面通过继承从类vehicle中派生出了car和truck两个类。

我们把vehicle称为基类，把car和truck称为派生类或子类。

16．2 派生类的定义格式派生类的定义格式如下：class <派生类名>：<继承方式><基类名>{<派生类心定义成员>}；这里<派生类>是新定义的类，它是从<基类名>中派生出来的，并且按指定的<继承方式>派生的。

<继承方式>有三种。

●public 表示公有继承，特点是：基类的公有成员和保护成员在派生类中保持原有状态，而基类的私有成员仍然是私有的。

派生类的成员函数可访问基类中的公有成员和保护成员；派生类的对象仅可以访问基类的公有成员。

●private 表示私有继承，特点是：基类的公有成员和保护成员都作为派生类的私有成员，并且不能被这个派生类的子类访问。

●protected 表示保护继承，特点是：基类的公有成员和保护成员都作为派生类的保护成员，而基类的私有成员仍然是私有的。

注：这里只要求掌握公有继承。

#include <iostream.h>class A{public:void f1( );protected:int j1;private:int i1;}class B:public A{public:void f2( );protected:int j2;private:int i2;}class C:public B{public:void f3( );}回答下列问题：（1）派生类B中成员函数f2( )能否访问基类A中的成员：f1( ),i1和j1？（2）派生类B的对象b1能否访问基类A中的成员：f1( ),i1和j1？（3）派生类C中成员函数f3( )能否访问基类B中的成员：f2( )，i2和j2？能否访问基类A中的成员：f1( ),i1和j1？（4）派生类C的对象c1能否访问基类B中的成员：f2( )，i2和j2？能否访问基类A 中的成员：f1( ),i1和j1？答：（1）可以访问f1( )和j1而不能访问i1。

（2）可以访问f1( ) ，而不能访问i1和j1。

（3）可以访问基类中的成员f2( )和j2以及间接基类中的f1( )和j1，而不能否访问i2和i1。

（4）可以访问基类中的成员f2( )和间接基类中的f1( )和j1，其它的都不能否访问。

16．3 构造函数和析构函数1、构造函数根据派生类的实现机制，派生类并不继承基类的构造函数。

派生类的构造总是由基类的初始化开始的。

即对象在创建时将执行其构造函数，该构造函数会首先调用基类的构造函数。

派生类构造函数的定义方法：<派生类构造函数名>(<派生类构造函数总参数表>):<基类构造函数>(<参数表>)说明：“<基类构造函数>(<参数表>)”部分用来调用基类构造函数。

例16．3．1 看下面程序的执行结果#include <iostream.h>class Time{public:Time(int new_hours,int new_minutes){hours=new_hours;minutes=new_minutes;}int get_hours();int get_minutes();protected:int hours,minutes;};int Time::get_hours(){return hours;}int Time::get_minutes(){return minutes;}class Timex:public Time{public:Timex(int new_hours,int new_minutes,int new_seconds);int get_seconds();protected:int seconds;};Timex::Timex(int new_hours,int new_minutes,int new_seconds):Time(new_hours,new_minutes)//派生类构造函数后必须包括向基类传递参数的调用{seconds=new_seconds;}int Timex::get_seconds(){return seconds;}void main( ){Time time1(20,30);Timex time2(10,45,34);cout<<time1.get_hours()<<":"<<time1.get_minutes()<<endl;cout<<time2.get_hours()<<":"<<time2.get_minutes()<<":"<<time2.get_seconds()<<endl;}输出结果：20：3010：45：34说明：当基类定义有构造函数时，派生类必须定义构造函数，以提供将参数传递给基类构造函数的途径。

因此在有些情况下，派生类的构造函数的函数体可能为空，仅起到参数传递的作用。

2、析构函数当对象被删除时，派生类得悉构函数被执行。

由于析构函数也不能被继承，因此在执行派生类的析构函数时，基类的析构函数也将被调用。

执行顺序是先执行派生类的析构函数，再执行基类的析构函数，其执行顺序与执行构造函数正好相反。

16．4 组合若类以另一个类的对象作为数据成员，称为组合。

例如：#class Vehicle{//...}class Motor{//...}class Car:public Vehicle{public:Motor motor; //包含一个公共对象数据成员};void vehicleFn(Vehicle& v);void metorFn(Motor& m);void main( ){car c;vechileFn(c);motorFn(c); //错误motorFn(c.motor);}在设计较复杂的程序中，这种现象比较常见。

16．5 多态性通过继承派生类继承基类的数据成员和成员函数，派生类的对象在调用成员函数时相当于调用基类的成员函数。

例如上面的例16.3.1中派生类中用到了基类的get_hours()函数和get_minutes()函数。

但有时派生类需要一个不同功能且又与基类成员函数同名的成员函数，因此C++允许子类的成员函数重载基类的成员函数。

这样在派生类中定义的成员函数就与基类的成员函数同名而不同功能。

例16．5．1 看下面的程序#include <iostream.h>class Student{public:Student(int xx){x=xx;}virtual float calcTuition( );protected:int x;};float Student::calcTuition(){return float(x*x);}class GraduateStudent:public Student{public:GraduateStudent(int xx):Student(xx){ }float calcTuition( );};float GraduateStudent::calcTuition( ){return float(x*2);}void main( ){Student s(20);GraduateStudent gs(20);cout<<s.calcTuition()<<endl; //计算学生s的学费cout<<gs.calcTuition()<<endl; //计算研究生gs的学费}输出结果：40040例16．5．2 看下面的程序#include <iostream.h>class Student{public:Student(int xx){x=xx;}float calcTuition( );protected:int x;};float Student::calcTuition(){r eturn float(x*x);}class GraduateStudent:public Student{public:GraduateStudent(int xx):Student(xx){ }float calcTuition( );};float GraduateStudent::calcTuition( ){return float(x*2);}void fn(Student& x){cout<<x.calcTuition( )<<endl;}void main( ){Student s(20);GraduateStudent gs(20);fn(s); //计算学生s的学费fn(gs); //计算研究生gs的学费}输出结果：400400在这个程序中x. calcTuition( )两次输出结果都为400，这说明两次运行都是调用Student类的成员函数。