《C中的继承》课件

语言中的继承C语言虽然不是面向对象的语言但是通过结构体和指针的运用可以实现类似于C,,面向对象的继承机制让我们探索一下语言中如何实现简单而灵活的继承C什么是继承概念释义层次关系代码重用继承是面向对象编程中的一个重要特通过继承子类可以获得父类的所有功继承能够避免重复编写相同的代码提,,性它允许一个类从另一个类中继承属能并在此基础上进行扩展和修改高代码的复用性和可维护性,,性和方法继承的概念和作用继承的概念继承的作用继承是面向对象编程的一个重要特征指的是子类继承父类的属性继承可以减少代码重复提高代码的重用性和可维护性通过继承,,,和方法实现代码的复用和扩展子类可以继承父类的公有成员和子类可以共享父类的属性和方法从而避免了重复编写相同的代码,,受保护成员从而获得父类的功能同时继承还支持代码的扩展和多态性,,继承的定义和特点定义层次关系继承是一种面向对象编程的基本特征继承建立了一种父类和子类的层次关,它允许新的类型继承已有类型的数据系子类可以访问父类的成员变量和成,和行为员函数代码复用多态继承可以实现代码的复用子类可以重继承还支持多态特性子类可以对继承,,复使用父类的功能而无需重新编写的方法进行重写和扩展继承的目的和优点提高代码的重用性增强代码的可维护性促进代码的扩展性继承可以让子类复用父类的属性和方法减通过继承实现代码的模块化和分层有利于继承可以让新的功能快速构建在现有的代码,,少重复编码提高开发效率代码的维护和扩展基础之上提高软件的扩展能力,,继承的实现方式类派生1从已有类派生新类的方式组合复用2通过组合已有对象来实现新功能模板继承3使用模板参数化类和函数在中继承是实现代码复用的主要方式之一类派生是最常见的继承形式通过定义基类和派生类的关系来实现继承组合复用则是通过C++,,组合已有对象来实现新的功能而模板继承则利用模板参数化的方式来实现泛型编程这三种方式各有特点都是继承的重要实现手段,单继承和多继承单继承多继承单继承是指一个子类只能有一个多继承是指一个子类可以有多个直接父类这种继承模式简单明直接父类这种继承模式更加灵了，易于理解和实现活，但也更加复杂继承层次编程实现单继承模式下，继承关系形成一支持多继承，但语言只支持C++C棵树状结构多继承模式下，继单继承不同语言对继承的支持承关系则可能形成一个有向无环有所区别图单继承的实现基类定义1定义一个基类作为父类，包含一些共有属性和方法派生类定义2创建一个派生类继承基类，并可以添加自己特有的属性和方法构造与初始化3在派生类中，可以调用基类的构造函数来初始化从基类继承而来的成员单继承的语法和示例在中单继承是通过使用冒号来实现的子类从父类继承属C++,:性和方法可以直接使用或重写父类的成员子类可以添加新的属,性和方法扩展父类的功能,单继承的语法如下子类名访问说明符父类名:class:[]{...};多继承的实现类A1公有成员类B2公有成员派生类C3继承和的公有成员A B多继承是中一种强大的特性允许一个类继承多个基类这种实现方式让类同时拥有类和类的公有成员最终构成一个功能更加丰富C++,C AB,的类但是在使用多继承时需要格外注意解决菱形继承问题以及尽量减少基类之间的耦合,,多继承的语法和示例支持多重继承允许一个类同时继承多个基类这种继承方式可以让类拥有C++,多个父类的特性和功能增加了类的灵活性和功能性,多继承的语法为子类访问限定父类访问限定父类访问限定可:class:1,2,...以是、或public protectedprivate多继承的示例如:class Student:public Person,protected Teacher,private这个子类同时拥有、和的特性Manager{...}Person TeacherManager虚函数和虚函数表虚函数概念虚函数表虚函数是一种允许在衍生类中重虚函数表是一种用于实现虚函数新定义基类中已定义的函数的机的数据结构它存储了各个虚函数,制它提供了基类与衍生类之间的地址以便在运行时动态调用,的多态性虚函数调用通过虚函数表编译器可以在运行时动态确定应该调用哪个虚函数的实现实,,现了多态性虚函数的作用和使用多态性动态绑定方法重写虚函数实现了多态性，让基类指针或引用可虚函数在运行时动态绑定，根据实际对象的派生类可以重写基类的虚函数，实现不同的以指向不同类型的派生类对象类型来决定调用哪个版本的函数功能重写函数要与基类函数有相同的参数列表和返回值虚函数覆盖和重写虚函数覆盖虚函数重写在继承中当子类的虚函数与基类的虚函数具有相同的函数签名时虚函数重写指的是子类中重新实现基类中声明的虚函数这样可,,就会发生虚函数的覆盖这样可以实现多态性子类的虚函数会覆以根据具体的需求来改变虚函数的行为使其更符合子类的特点,,盖基类的虚函数纯虚函数和抽象类抽象类的定义纯虚函数的概念二者的关系抽象类是一种特殊的类它无法被实例化只纯虚函数是一种特殊的虚函数它没有函数抽象类通过包含纯虚函数来强制派生类必须,,,能作为基类被继承抽象类中可以包含抽象体只有函数声明任何包含纯虚函数的类提供该方法的实现这是抽象类的核心目的,,方法也可以包含普通成员函数都必须被声明为抽象类,抽象类的定义和特点定义特点抽象类是一种特殊的类，它无法抽象类可以包含抽象方法和具体直接创建实例对象它用于定义方法抽象类必须被具体子类继一组公共的接口和行为承并实现其抽象方法目的抽象类旨在定义一个公共的骨架让子类去实现相应的功能细节提高代码,,的可重用性和灵活性抽象类的实现和使用定义抽象类使用关键字定义抽象类抽象类中可以包含抽象方法和普通方法abstract,创建抽象方法在抽象类中声明抽象方法不需要方法体由子类来实现,,继承抽象类子类必须实现抽象类中的所有抽象方法否则子类也必须声明为抽象类,使用抽象类实例无法直接创建抽象类的实例必须创建抽象类的具体子类实例,抽象类与继承的关系理解继承抽象类的作用继承与抽象类关系紧密继承是面向对象编程中的重要抽象类作为一种特殊的基类抽象类通常作为父类被继承抽象类与继承的关系是密切的,,概念之一它允许新类继承现定义了一些公共的功能和接口子类可以复用抽象类的实现抽象类为继承提供了一个骨,,,有类的属性和方法实现代码为具体的实现类提供了框架并根据需求进一步扩展或重写架和蓝图使得继承更加灵活,,,的重用和扩展和规范虚函数和强大抽象类的优缺点分析优点缺点抽象类能够定义共享的属性和行为提高代码复用性它们还抽象类无法实例化需要通过子类实现才能使用它们增加了,,能实现部分功能为子类的实现提供基础类的层次结构和复杂性可能会降低代码的可读性,,灵活性维护成本抽象类的设计需要权衡过于抽象可能会降低灵活性但过于具由于抽象类引入了额外的层次结构在代码维护和修改时需要,,,体则可能限制了子类的实现空间更多的工作继承中的构造函数调用顺序初始化列表在继承中构造函数的调用顺序是使用初始化列表可以在构造函数,从基类到派生类的顺序确保基类中对基类的成员变量进行初始化,,的成员在派生类之前初始化提高程序的执行效率虚函数调用在构造函数中禁止调用虚函数因为此时对象的类型还不确定可能导致意料,,之外的结果构造函数的调用顺序基类构造创建派生对象时首先会调用基类的构造函数,初始化成员在基类构造结束后紧接着初始化派生类自身的成员变量,派生类构造最后调用派生类的构造函数完成整个对象的初始化过程,构造函数的初始化列表构造函数初始化内存布局优化性能提升构造函数的初始化列表可以在构造函数执行通过初始化列表可以更好地控制对象的内存与直接在构造函数中赋值相比初始化列表,之前进行对成员变量的初始化这种方式可布局从而提高程序的运行效率的方式可以提高程序的性能因为它可以避,,以更好地控制初始化的顺序免不必要的临时对象创建构造函数的优缺点分析构造函数的优点构造函数的缺点构造函数的最佳实践构造函数能确保对象在创建时被正确初始化构造函数需要重复编写大量初始化代码增合理设计构造函数充分利用初始化列表和,,便于对类的属性和行为进行控制和管理加了程序的复杂性同时构造函数无法被继默认参数值并尽量做到可继承从而提高代,,,承不利于代码复用码的灵活性和复用性,继承中的静态成员静态成员访问静态成员特点静态成员应用场景静态成员可以通过类名或对象名来访问静静态成员在内存中只有一份拷贝，被所有对静态成员常用于一些通用的工具函数、常量态成员不依赖于具体的对象实例，可以直接象共享静态成员可以在不创建对象的情况定义等场景它们无需依赖于具体的对象实通过类名来调用下访问例即可使用静态成员的访问与调用访问静态成员调用静态函数12可以通过类名或对象名访问静静态函数可以通过类名直接调态成员这样可以确保所有对用也可以通过对象名调用建,象共享同一个静态成员议使用类名调用以突出静态特性数据封装优化性能34静态成员可以用于实现数据封在某些情况下使用静态成员可,装确保数据的访问和修改符合以提高程序的性能和效率,设计要求静态成员的优缺点分析优点缺点静态成员可以更好地管理全局资源提高代码复用性和可维护性静态成员存在于整个程序生命周期占用内存空间较大它们也无,,它们可以在不创建对象的情况下直接访问减少内存占用法访问实例变量缺乏灵活性编程时需要谨慎使用避免滥用,,,继承的应用场景软件开发框架建立在面向对象编程中继承被广泛应用于许多著名的软件框架如的,,Java Spring软件开发帮助程序员重用代码提高开框架都充分利用了继承机制来实现灵,,,发效率活的扩展性类库构建类层次结构在构建功能丰富的类库时继承可以帮继承可以用来构建复杂的类层次结构,,助开发者组织和扩展各种功能提高代反映不同实体之间的关系增强程序的,,码的复用性可维护性继承的编程技巧合理设计继承结构利用虚函数多态构建清晰的继承层次以反映概念之间的关系增强代码的可读性和可通过重写虚函数实现动态绑定让不同子类有自己的特有行为,,,维护性封装隐藏实现细节复用有意义的代码合理利用访问控制权限把内部实现细节与外部接口隔离降低耦合度通过继承重用父类的属性和方法避免重复编码提高开发效率,,,,继承的最佳实践遵循单一职责原则谨慎使用继承每个类应该负责一个特定的任务继承关系应该建立在合理的需求或功能避免过于复杂和笨重的类基础之上而不是为了代码复用而,,层次结构盲目使用注重代码可读性利用多态特性使用有意义的类名和方法名编写通过使用虚函数实现多态提高代,,高质量的文档提高代码的可维护码的灵活性和扩展性,性总结与展望通过对语言中继承概念的全面介绍和分析我们深入理解了继承的基本原理、实C,现方式以及在实际编程中的应用继承作为面向对象编程的重要特性为我们提,供了代码重用、抽象、多态等强大功能是构建可扩展、可维护的软件系统的基,石未来我们将继续探索继承在更复杂场景中的应用并结合最新的编程范式和,技术不断完善继承机制以更好地满足软件开发的需求,,。