C++ 继承(二)

2024-09-06 02:52
文章标签 c++ 继承

本文主要是介绍C++ 继承(二)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

1. 实现一个不能被继承的类

 2. 友元与继承

 3.继承与静态成员

4.多继承及其菱形继承问题

(1). 继承模型

(2). 虚继承

(2.1)虚继承解决数据冗余和二义性的原理

(3). 多继承中指针偏移问题

(4). IO库中的菱形虚拟继承

5. 继承和组合

1. 实现一个不能被继承的类

方法1：父类的构造函数私有，子类构成必须调用父类的构造函数，但是父类的构造函数私有后，子类就不能调用了。那子类将无法实例化处对象。

 如下代码所示

#include<iostream>
#include<algorithm>using namespace std;
class Teacher
{
private:Teacher(){x = 1;}int x;
};class Student: public Teacher
{
public:Student(){ss = 1;}
private:int ss;
};

 因为父类构造函数不能调用出错

 

方法2：C++11中新增了final关键字，在父类，类名后加上final修饰子类就不能继承了

 代码如下

#include<iostream>
#include<algorithm>using namespace std; 
class Teacher final
{
public:Teacher(){x = 1;}
private:int x;
};class Student: public Teacher
{
public:Student(){ss = 1;}
private:int ss;
};

 不可以将其当做基类(父类)

 2. 友元与继承

友元关系是不能继承的，也就是说父类的友元不能访问子类私有和保护成员

 代码如下

#include<iostream>
#include<algorithm>using namespace std; class Student;//提前声明否则友元函数定义找不到Student
class Teacher 
{public:friend void playval( const Teacher& t, const Student& s);Teacher(int xx=11){x = xx;}
private:
//protected:int x;
};class Student: public Teacher
{
public:Student():Teacher(11){ss = 1;}
private:int ss;
};void playval(const Teacher& t,const Student& s )
{cout << t.x << endl;cout << s.ss << endl;
}int main()
{Teacher t(16);Student s;playval(t, s);
}

结果如图，不能找到s的私有成员

 当然子类的友元也不能访问父类的保护和私有成员

 如下代码所示

#include<iostream>
#include<algorithm>using namespace std; class Teacher 
{public:Teacher(int xx=11){x = xx;}
private:
//protected:int x;
};class Student: public Teacher
{
public:friend void inputval(const Teacher& t, const Student& s);Student():Teacher(11){ss = 1;}
private:int ss;
};void inputval(const Teacher& t, const Student& s)
{cout << t.x << endl;cout << s.ss << endl;
}int main()
{Teacher t(16);Student s;inputval(t, s);return 0;
}

结果如下图所示子类的友元函数找不到其父类的私有与保护成员 

 3.继承与静态成员

父类定义了static静态成员，则整个继承体系里面只有一个这样的成员。无论派生出多少个子类，都只有一个static成员实例。

 如下代码所示

#include<iostream>
using namespace std;class Teacher
{
public:string _name;static int _count;
};
int Teacher::_count = 0;
class Student : public Teacher
{
protected:int _stuNum;
};
int main()
{Teacher t;Student s;// 这⾥的运⾏结果可以看到⾮静态成员_name的地址是不⼀样的 // 说明⼦类继承下来了，⽗⼦类对象各有⼀份 cout << &t._name << endl;cout << &s._name << endl;// 这⾥的运⾏结果可以看到静态成员_count的地址是⼀样的 // 说明⼦类和⽗类共⽤同⼀份静态成员 cout << &t._count << endl;cout << &s._count << endl;// 公有的情况下，⽗⼦类指定类域都可以访问静态成员 cout << Teacher::_count << endl;cout << Student::_count << endl;return 0;
}

运行结果如下

我们可以看到子类对象中的_name与父类对象中的_name地址不同，而子类对象与父类对象的_count地址是相同的。说明父类对象与子类对象共用一个静态成员。

4.多继承及其菱形继承问题

(1). 继承模型

单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承。

 如下图

 

多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承，多继承对象在内存中的模型是  先继承的父类在前面，后继承的父类在后面，子类成员在最后面。

 如下图

在内存中的分布如下

菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况。菱形继承的问题，从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题，在Assistant的对象中Person成员会有两份。支持多继承就一定会有菱形继承，实践中我们尽量不设计出菱形继承这样的模型

 

 代码演示

#include<iostream>
#include<string>using namespace std; class Person
{
public:string _name; // 姓名 
};
class Student : public Person
{
protected:int _num; 
};
class Teacher : public Person
{
protected:int _id; 
};
class headmaster : public Student, public Teacher
{
protected:string _Course; 
};

上述代码即为一个菱形继承

int main()
{// 编译报错: 对“_name”的访问不明确 headmaster a;a._name = "peter";return 0;
}

这样调用编译会报错

编译器不知道调用的是哪个父类中的_name

我们可以通过显式指定访问那个父类的成员来解决二义性的问题，但是无法解决数据冗余的问题

int main()
{//a.Student::_name = "xxx";a.Teacher::_name = "yyy";return 0;
}
(2). 虚继承

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和Teacher的继承Person时使用虚拟继承即可解决问题。但是要注意，虚拟继承不要在其他地方去使用。

using namespace std;class Person
{
public:string _name; // 姓名 
};
class Student : virtual public Person
{
protected:int _num;
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected:int _id;
};
class headmaster : public Student, public Teacher
{
protected:string _Course;
};int main()
{headmaster h;h._name = "lisi";cout << h._name << endl;h.Student::_name = "l";cout << h._name << endl;h.Teacher::_name = "s";cout << h._name << endl;cout << &h._name << endl;cout << &h.Student::_name << endl;cout << &h.Teacher::_name << endl;return 0;
}

输出结果如下

 可以看到这三个在内存中用了一个地址空间，这样解决了二义性和数据冗余的问题

(2.1)虚继承解决数据冗余和二义性的原理

如下代码

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;class Person
{
public:int a;
};
class Student : virtual public Person
{
public:int _num;
};
class Teacher : virtual public Person
{
public:int _id;
};
class headmaster : public Student, public Teacher
{
public:int test;
};int main()
{headmaster h;h.Student::a = 1;h.Teacher::a = 2;h._num = 3;h._id = 4;h.test = 5;return 0;
}

 在内存中如下所示

我们上面提到过，多继承中，先继承的父类在前面后继承的父类在后面，子类成员放在最后面。我们这里可以看出headmaster对象中将Person放到了对象组成的最下面，这个Person同时属于Student和Teacher，那Student和Teacher如何去找到公共的Person呢？

这里是通过它们的两个指针指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到Person。

 内存2是p1指向的地址，内存3是p2指向的地址它们下面指针的指向是相同的

Teacher和Student自己定义的对象也可以通过这样来找到Person

如下

int main()
{Teacher t;Student s;t.a = 1;cout << t.a << endl;s.a = 2;cout << t.a << endl;cout << s.a << endl;return 0;
}

结果为

(3). 多继承中指针偏移问题

关于下面程序说法正确的是

A: p1==p2==p3  B: p1<p2<p3  C: P1==p3!=p2  D: p1!=p2!=p3

class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main()
{Derive d;Base1* p1 = &d;Base2* p2 = &d;Derive* p3 = &d;return 0;
}

先继承的父类在前面，后继承的父类在后面，子类成员在最后面，所以p1与p3指向相同

选C

(4). IO库中的菱形虚拟继承

template<class CharT, class Traits = std::char_traits<CharT>>
class basic_ostream : virtual public std::basic_ios<CharT, Traits>
{};
template<class CharT, class Traits = std::char_traits<CharT>>
class basic_istream : virtual public std::basic_ios<CharT, Traits>
{};

5. 继承和组合

1. public继承是一种is-a的关系。也就是说每个子类对象都是一个父类对象。

2. 组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。

3. 继承允许你根据父类的实现来定义子类的实现。这种通过生成子类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，父类的内部细节对子类可见。继承一定程度破坏了父类的封装，父类的改变，对子类有很大影响。子类和父类之间的依赖关系很强，耦合度高。

4. 对象组合时类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。

5. 优先使用组合，而不是继承。实际尽量多去用组合，组合的耦合度低，代码维护性好。不过也不那么绝对，类之间的关系适合继承(is-a)那就用继承，另外要实现多态也必须要继承。类之间的关系既适合用继承(is-a)也适合用组合(has-a)，那就用组合。

6. 很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂，性能也会由一些损失，所以最好不要设计出菱形继承。多继承可以认为是C++的缺陷之一，后来的一些编程语言都没有多继承比如Java

例如汽车类(car) 和 轮胎类(tire) 适合使用组合方式实现，动物类可以作为狗类的父类(继承思想)

这篇就到这里啦（づ￣3￣）づ╭❤～

这篇关于C++ 继承(二)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1140800。

相关文章

C++统计函数执行时间的最佳实践

C++统计函数执行时间的最佳实践

《C++统计函数执行时间的最佳实践》在软件开发过程中,性能分析是优化程序的重要环节,了解函数的执行时间分布对于识别性能瓶颈至关重要,本文将分享一个C++函数执行时间统计工具,希望对大家有所帮助... 目录前言工具特性核心设计1. 数据结构设计2. 单例模式管理器3. RAII自动计时使用方法基本用法高级用法
阅读更多...
深入解析C++ 中std::map内存管理

深入解析C++ 中std::map内存管理

《深入解析C++中std::map内存管理》文章详解C++std::map内存管理,指出clear()仅删除元素可能不释放底层内存,建议用swap()与空map交换以彻底释放,针对指针类型需手动de... 目录1️、基本清空std::map2️、使用 swap 彻底释放内存3️、map 中存储指针类型的对象
阅读更多...
C++ STL-string类底层实现过程

C++ STL-string类底层实现过程

《C++STL-string类底层实现过程》本文实现了一个简易的string类,涵盖动态数组存储、深拷贝机制、迭代器支持、容量调整、字符串修改、运算符重载等功能,模拟标准string核心特性,重点强... 目录实现框架一、默认成员函数1.默认构造函数2.构造函数3.拷贝构造函数(重点)4.赋值运算符重载函数
阅读更多...
C++ vector越界问题的完整解决方案

C++ vector越界问题的完整解决方案

《C++vector越界问题的完整解决方案》在C++开发中,std::vector作为最常用的动态数组容器,其便捷性与性能优势使其成为处理可变长度数据的首选,然而,数组越界访问始终是威胁程序稳定性的... 目录引言一、vector越界的底层原理与危害1.1 越界访问的本质原因1.2 越界访问的实际危害二、基
阅读更多...
c++日志库log4cplus快速入门小结

c++日志库log4cplus快速入门小结

《c++日志库log4cplus快速入门小结》文章浏览阅读1.1w次，点赞9次，收藏44次。本文介绍Log4cplus，一种适用于C++的线程安全日志记录API，提供灵活的日志管理和配置控制。文章涵盖... 目录简介日志等级配置文件使用关于初始化使用示例总结参考资料简介log4j 用于Java，log4c
阅读更多...
C++归并排序代码实现示例代码

C++归并排序代码实现示例代码

《C++归并排序代码实现示例代码》归并排序将待排序数组分成两个子数组,分别对这两个子数组进行排序,然后将排序好的子数组合并,得到排序后的数组,：本文主要介绍C++归并排序代码实现的相关资料,需要的... 目录1 算法核心思想2 代码实现3 算法时间复杂度1 算法核心思想归并排序是一种高效的排序方式，需要用
阅读更多...
C++11范围for初始化列表auto decltype详解

C++11范围for初始化列表auto decltype详解

《C++11范围for初始化列表autodecltype详解》C++11引入auto类型推导、decltype类型推断、统一列表初始化、范围for循环及智能指针,提升代码简洁性、类型安全与资源管理效... 目录C++11新特性1. 自动类型推导auto1.1 基本语法2. decltype3. 列表初始化3
阅读更多...
C++11右值引用与Lambda表达式的使用

C++11右值引用与Lambda表达式的使用

《C++11右值引用与Lambda表达式的使用》C++11引入右值引用,实现移动语义提升性能,支持资源转移与完美转发；同时引入Lambda表达式,简化匿名函数定义,通过捕获列表和参数列表灵活处理变量... 目录C++11新特性右值引用和移动语义左值 / 右值常见的左值和右值移动语义移动构造函数移动复制运算符
阅读更多...
C++中detach的作用、使用场景及注意事项

C++中detach的作用、使用场景及注意事项

《C++中detach的作用、使用场景及注意事项》关于C++中的detach,它主要涉及多线程编程中的线程管理,理解detach的作用、使用场景以及注意事项,对于写出高效、安全的多线程程序至关重要,下... 目录一、什么是join()？它的作用是什么？类比一下：二、join()的作用总结三、join()怎么
阅读更多...
C++中全局变量和局部变量的区别

C++中全局变量和局部变量的区别

《C++中全局变量和局部变量的区别》本文主要介绍了C++中全局变量和局部变量的区别,全局变量和局部变量在作用域和生命周期上有显著的区别,下面就来介绍一下,感兴趣的可以了解一下... 目录一、全局变量定义生命周期存储位置代码示例输出二、局部变量定义生命周期存储位置代码示例输出三、全局变量和局部变量的区别作用域
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2