《c继承与派生》课件

继承与派生C++继承是面向对象编程的核心概念之一,它允许新的类可以直接使用现有类的属性和方法在本课件中,我们将深入探讨C++中的继承机制及其实践应用什么是继承扩展现有类的功能建立类层次结构继承允许创建新的类时利用已有继承支持创建基类父类和派生类的特性和行为,减少重复编码类子类的层级关系,反映类之间的关系实现代码重用新的派生类可以继承基类的所有成员属性和方法,提高代码复用性继承的特点灵活性强代码重用层次结构清晰继承机制允许子类根据需要扩展、重写或增子类可以直接使用父类的属性和方法,避免继承关系构建了清晰的类层次结构,增强了加父类的功能,提供了更大的灵活性了重复编码,提高了开发效率代码的可维护性和可扩展性继承的定义继承概念继承是面向对象编程的重要特性之一通过继承，一个类可以获得另一个类的属性和方法，形成一种父子关系继承优势继承可以减少代码重复，提高代码的重用性和扩展性派生类可以复用基类的功能，并根据需要进行扩展或重写继承应用继承被广泛应用于面向对象软件设计中，可以帮助我们构建出更加灵活、模块化的程序结构基类和派生类基类派生类基类是一个通用的类,包含了共同派生类从基类继承属性和方法,并的属性和方法它为派生类提供了可以添加新的功能或重写从基类继一个基础承的功能关系派生类是基类的特化版本,体现了继承的思想派生类可以访问基类的公有成员继承的语法继承成员派生类声明派生类可以访问从基类继承来的公有成员和受保护成员，但无法访问私有使用关键字class声明派生类，并在类名后使用冒号:表示从基类继承成员123指定继承方式在冒号后使用公有public、保护protected或私有private来限定继承方式基类的访问权限控制公有成员保护成员私有成员友元函数基类中被声明为公有public基类中被声明为保护基类中被声明为私有private基类可以将某些函数声明为友的成员在派生类中也是公有的protected的成员在派生类的成员在派生类中是不可访问元friend函数，使它们可以这意味着可以在派生类对象中中也是保护成员它们可以被的这些成员只能被基类的成访问基类的私有和保护成员直接访问和使用这些成员派生类的成员函数访问，但不员函数访问能被派生类对象直接访问继承的不同形式公有继承受保护继承私有继承公有继承是最常见的继承形式,可以保留基在受保护继承中,基类的公有成员在派生类在私有继承中,基类的所有成员在派生类中类的公有和受保护属性和行为派生类可以中变为受保护成员,可以被派生类及其派生都变成私有成员,只能被派生类访问,不能被使用并继承基类的公有和受保护成员类访问,但不能被外部访问外部访问这种继承方式一般用于实现代码重用公有继承访问权限保留最广泛的继承形式公有继承中，基类的公有成员在公有继承是最常见和最直接的继派生类中仍保持公有属性，受保承方式，可以保持基类的功能和护成员保持受保护属性接口不变向上转型和向下转型公有继承支持动态绑定，可以实现基类和派生类之间的向上转型和向下转型保护继承访问权限控制保护继承可以让基类的保护成员在派生类中可见和可访问这为派生类的设计提供了更大的灵活性继承关系在保护继承中,派生类可以访问基类的保护成员,但不能访问基类的私有成员这构建了良好的继承层次安全性相比于公有继承,保护继承可以更好地封装基类的实现细节,提高了类的安全性和可维护性私有继承私有继承私有继承的优点私有继承的使用场景在私有继承中，基类的公有成私有继承可以隐藏基类的实现私有继承通常用于实现特殊的员和保护成员在派生类中都成细节,提高代码的封装性和安全程序设计需求,比如实现接口继为私有成员这意味着在派生性它也可以用于实现特殊的承或实现特殊的类型转换它类中不能直接访问这些成员，程序设计模式,如桥接模式为代码设计提供了更大的灵活只能通过自身的公有或保护成性员函数进行访问虚基类解决菱形继承问题虚基类的构造和析构虚基类可以有效解决由于多重继承虚基类的构造函数和析构函数具有而产生的菱形继承问题它可以确特殊的规则和顺序,确保虚基类被保基类只有一个实例被继承到最终正确地初始化和销毁的派生类中灵活性和可扩展性虚基类的使用增加了代码的灵活性和可扩展性,有助于构建复杂的继承层次结构虚函数动态绑定多态性虚函数允许实现动态绑定,在运行虚函数是C++实现多态性的基础,时根据对象的实际类型确定调用哪可以根据对象的类型执行不同的行个实现为代码复用虚函数可以实现基类和派生类之间的代码复用,提高了程序的灵活性虚函数的重写重写概念1在继承关系中,子类可以重新定义从基类继承来的虚函数语法要求2重写的虚函数必须与基类完全一致,包括函数名、参数列表和返回值类型目的和效果3重写虚函数可以实现多态,让子类对象拥有独特的行为虚函数重写是面向对象编程中一个关键概念它使得子类可以根据自身需求重新定义从基类继承来的虚函数,从而在运行时表现出不同的行为这种多态性增强了代码的灵活性和可扩展性虚函数调用机制虚函数调用1通过虚函数指针实现动态绑定虚函数表2保存虚函数地址的动态链接表虚继承3解决多重继承虚函数调用歧义C++的虚函数调用机制是通过虚函数指针和虚函数表实现的当调用一个虚函数时，编译器会在编译时生成一个虚函数表,并在对象中添加一个虚函数指针,指向这个虚函数表运行时根据对象的实际类型,通过虚函数指针找到正确的虚函数地址并执行虚继承可以解决多重继承时虚函数调用的歧义问题纯虚函数和抽象类纯虚函数抽象类纯虚函数是一种特殊的虚函数,其函数体为空,只有函数声明而没有含有纯虚函数的类称为抽象类抽象类不能创建对象,只能作为基函数定义它为基类提供了一个接口,从而强迫派生类实现该函数类为派生类提供公共接口派生类必须实现抽象类中的所有纯虚函数抽象类的应用定义标准接口抽象类可以定义一个标准接口,规范类的行为和属性,确保派生类满足基类的要求构建框架将抽象类作为框架的基类,派生出不同的具体实现类,提高代码的复用性和扩展性实现多态通过将抽象类的纯虚函数重写为具体实现,可以实现多态行为,提高代码的灵活性抽象类的继承抽象类作为基类继承层次12抽象类可以作为基类被继承抽象类可以位于继承层次的任派生类必须实现基类中的所有何位置，派生类可以是具体类纯虚函数也可以是抽象类多层继承继承与多态34抽象类可以被多层继承,派生类抽象类的继承支持动态绑定和必须实现所有祖先类中的纯虚多态,实现了面向对象的设计原函数则虚析构函数虚函数特点析构函数内存管理虚函数允许在派生类中重写基类的虚函数,虚析构函数确保在删除派生类对象时能正确虚析构函数可确保动态分配的内存在对象被实现多态行为调用基类的析构函数删除时得到正确回收构造函数和析构函数构造函数初始化对象析构函数释放资源12构造函数在对象创建时被自动析构函数在对象销毁时被自动调用,用于初始化对象的成员变调用,用于释放对象占用的资源量构造和析构顺序虚析构函数34在继承时,先调用基类的构造函对于包含虚函数的类,应该声明数,再调用派生类的构造函数;析虚析构函数以确保正确地释放构函数相反资源多重继承概念解释实现方式优点与挑战虚基类多重继承是指一个类可以同时在C++中，通过在类定义中列多重继承能更好地模拟现实世虚基类是解决多重继承中菱形继承多个基类的特性和行为的举多个基类实现多重继承每界中的复杂关系，但也引入了继承问题的关键，能确保基类一种继承机制这种继承形式个基类的成员都会被继承到派命名冲突和歧义等挑战，需要只被继承一次为开发者提供更加灵活的继承生类中程序员谨慎处理方式菱形继承问题多重继承当一个派生类同时继承两个或多个基类时,就会出现菱形继承问题二义性问题由于在菱形继承中,派生类同时继承基类的同名成员,会导致二义性问题菱形结构菱形结构中,公共基类被多次包含,会导致内存占用和歧义问题虚基类解决菱形继承识别菱形继承当一个派生类同时继承自两个基类,而这两个基类又共同继承自同一个基类时,就会出现菱形继承的问题使用虚基类通过将共同的基类声明为虚基类,可以解决菱形继承问题,确保只有一个基类对象被继承构造和析构顺序在虚基类继承中,构造函数和析构函数的调用顺序会略有不同,需要特别注意虚基类的构造和析构虚基类的构造过程虚基类的析构过程虚基类的内存布局对于包含虚基类的继承体系,在创建派生类在析构派生类对象时,析构顺序与构造顺序虚基类的成员会在派生类对象的内存布局中对象时,首先会构造虚基类,然后依次构造直相反首先析构派生类,然后是直接基类,最出现多次,以确保每个派生类都能正确访问接基类和最终的派生类这种层层构造的过后是虚基类这种层层析构确保了虚基类的虚基类的成员这种内存布局增加了空间开程确保了虚基类的正确初始化资源得到正确释放销,但保证了继承层次的正确性继承中的静态成员独立存在共享资源静态成员不依赖于任何对象实例,静态成员在所有派生类之间共享,而是属于整个类它们可以在不创是一种在继承体系中共享数据或功建对象的情况下访问和修改能的方式访问限制静态成员可以像普通成员一样设置访问权限,决定它们可以被哪些类和对象访问委托继承委托构造委托赋值委托转换派生类可以通过委托基类的构造函数来实现派生类可以委托基类的赋值操作符来实现自派生类可以委托基类的转换函数来实现自己自己的构造函数这样可以减少代码重复己的赋值操作符这样可以保证派生类的赋的转换函数这样可以实现从派生类到基类值行为与基类一致的隐式转换继承与多态多态的概念多态的实现继承与多态应用场景多态是面向对象编程语言的一在C++中,多态通过虚函数的动继承关系是实现多态的基础多态广泛应用于软件设计中,可个核心概念它允许同一个接态绑定机制实现派生类可以派生类可以继承基类的属性和以实现代码的灵活性和可扩展口有多种实现方式,根据对象的重新定义基类的虚函数,从而表方法,并根据需要进行重写和扩性,提高代码的复用性实际类型来决定执行哪个实现现出不同的行为展动态绑定动态绑定动态绑定是指在运行时确定调用哪个函数的过程这种绑定机制允许程序在执行过程中根据对象的类型来选择合适的函数实现多态性动态绑定是实现多态性的基础多态性使得程序可以根据对象的类型自动选择合适的函数进行处理，提高了代码的灵活性和可扩展性虚函数机制在C++中,通过使用虚函数实现了动态绑定当对象调用虚函数时,编译器会在运行时根据对象的实际类型来选择合适的函数实现继承层次图继承层次图是一种直观、清晰地展示类之间继承关系的图形化表示方法它可以帮助我们更好地理解类层次结构,以及类之间的派生和关联关系通过绘制继承层次图,我们可以直观地看到基类和派生类之间的层次关系这种图形化的表示方式能够有效地展示类的继承结构,从而更好地理解和设计类之间的继承关系,为程序的开发和维护提供重要的参考继承模型设计设计家族继承关系构建继承树结构设计合理的抽象基类通过建立清晰的父子、兄弟等关系的家谱图，将类之间的继承关系组织成树状结构，能够通过提取公共特性并封装到抽象基类中，可可以直观地反映类之间的继承层次这有助更好地展示父类和子类的层次关系这有利以减少代码重复，并为派生类提供一致的接于设计出更加合理和可扩展的继承模型于理清继承的逻辑和设计出更加优雅的代码口合理设计抽象基类是继承模型的关键结构总结继承的核心思想继承的多种形式继承是OOP的基础,能够实现代C++支持公有、保护和私有继承,码重用和逻辑分层,使类的设计更能够满足不同的设计需求加清晰和灵活虚函数与多态抽象类与接口虚函数机制实现了动态绑定,使程抽象类定义了标准接口,派生类必序具有良好的扩展性和灵活性须实现这些纯虚函数。