【C++核心篇】—— C++面向对象编程：继承、多态的相关语法和使用的详解，回顾学习看这一篇就足够了！！！

2024-08-22 03:28
文章标签 c++ 面向对象编程 学习 使用 详解 语法 一篇 回顾 相关 继承 核心 多态 足够

本文主要是介绍【C++核心篇】—— C++面向对象编程：继承、多态的相关语法和使用的详解，回顾学习看这一篇就足够了！！！，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！

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文章目录

  • 前言
  • 一、继承
    • 1.继承的基本语法
    • 2. 继承的使用
    • 3. 继承中的同名成员的处理
    • 4. 多继承语法
    • 5. 菱形继承
  • 二、多态
    • 1. 多态的使用
    • 2. 多态的原理剖析
    • 3.纯虚函数和抽象类
    • 4.虚析构和纯虚析构

前言

在本篇文章中，主要是对C++的基础语法进行回顾学习，回顾学习C++的基本语法规则、数据类型、控制结构以及面向对象编程的基本思想。

一、继承

继承是面向对象三大特性之一，有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：
在这里插入图片描述
定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。

1.继承的基本语法

(1) 基本语法

继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类
示例：

class Person{
public:void func(){}
public:int m_age;
};
class goodPerson : public Person{
public:void func(){}
public:string m_name;
};

总结：goodPerson 类同时拥有自身的m_name和父类中的m_age属性

2. 继承的使用

(1) 继承方式
继承方式一共有三种：公共继承，保护继承，私有继承，子类继承父类的方式和继承的权限如下图所示：
在这里插入图片描述
(2) 继承中的对象模型
问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
回答：父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到（子类的内存大小 = 子类的非静态属性的内存 + 父类的非静态属性的内存大小）

(3) 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数
问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
回答：继承中先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

3. 继承中的同名成员的处理

(1) 继承同名成员处理方式
问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？
回答：
a. 访问子类同名成员直接访问即可.
b. 访问父类同名成员需要加作用域
以上述为《继承的基本语法》的例示：

goodPerson  s;           //实例化对象
s.func();                //调用goodPerson 类中的fun()函数
s.Person::func();        //调用Person 类中的fun()函数

(2) 继承同名静态成员处理方式
问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？
回答：静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致
对于静态的成员属性，要类内申明，类外定义：

class Person{
public:static void func(){}static int m_age;
};
int Person :: m_age = 100;
class goodPerson : public Person{
public:static void func(){}string m_name;
};

对于静态成员函数，两种访问的方式（通过对象和通过类名）：

goodPerson s;
s.func();   
s.Person::func();     //通过对象访问
goodPerson::func();                //通过类名访问
goodPerson::Person::func();

4. 多继承语法

C++中允许一个类继承多个类
语法：class子类：继承方式父类1，继承方式父类2…

class goodPerson : public Person1, public Person1 {}；

示例：goodPerson 继承了Person1，Person2中的m_age属性

goodPerson s
//加作用域才能
cout<<s.Person1::m_age<<endl;
cout<<s.Person2::m_age<<endl;

注意：多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
C++实际开发中不建议用多继承

5. 菱形继承

菱形继承概念：
两个派生类继承同一个基类，又有某个类同时继承者两个派生类，这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承 。典型的菱形继承案例：


示例：
菱形继承带来的问题：

a. 羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。
解决：加作用域（同上子类访问父类同名成员的方法）

b. 草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。
解决：利用虚继承来解决（在继承前加上vritual的关键字）

class Animal {
public:int m_Age;
};
//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal{};
class Tuo : virtual public Animal{};
class SheepTuo : public Sheep , public Tuo{};
//使用时
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age=100;
st.Tuo::m_Age=200;
cout << st.Sheep::m_Age << endl;  //输出是100
cout << st.Tuo::m_Age << endl;    //输出是200
cout << st.m_Age << endl;   //虚继承的作用，此时st的年龄为200

总结：
菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义利用，虚继承可以解决菱形继承问题

二、多态

多态是C++面向对象三大特性之一，多态的优点：
a. 代码组织结构清晰
b. 可读性强
c. 利于前期和后期的扩展以及维护

1. 多态的使用

(1) 多态分为两类：
a. 静态多态: 函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
b. 动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态
(2) 两者的区别：
静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

(3) 多态满足条件
a. 有继承关系
b. 子类重写父类中的虚函数
重写：函数返回值类型函数名参数列表完全一致称为重写

(4) 多态使用条件：父类指针或引用指向子类对象
虚函数的语法：函数前面加上virtual关键字，变成虚函数

class Animal {
public:virtual void Speak() {cout << "动物在讲话" << endl; }
}；
class Cat : public Animal {     //1. 有继承关系
public:virtual void Speak() {       //2. 子类重写父类的虚函数cout << "小猫在讲话" << endl; }
}；
//3. 父类指针或引用指向子类对象
void DoSpeak(Animal & animal){   animal.speak();
}
int main(){Cat cat;DoSpeak(cat);   //输出的是：小猫在讲话，因为传入的是猫对象，多态的作用就会调用猫对象的Speak成员函数函数system("pause");return 0;
}

2. 多态的原理剖析

3.纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容
因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法：virtual返回值类型函数名（参数列表）=0; 当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类

抽象类特点：
a. 无法实例化对象(不能使用该类创建对象)
b. 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
示例：

class Animal {
public:virtual void Speak() = 0;
}；
class Cat : public Animal {     //1. 有继承关系
public:virtual void Speak() {       //2. 子类重写父类的虚函数cout << "小猫在讲话" << endl; }
}；
class Dog : public Animal {     //1. 有继承关系
public:virtual void Speak() {       //2. 子类重写父类的虚函数cout << "小狗在讲话" << endl; }
}；
//使用
void test01(){Animal * animal = NULL;//animal = new Animal ;//错误，抽象类无法实例化对象animal = new Cat ;  //在堆区开辟内存animal ->Speak();  //输出：小猫在讲话delete animal ;//记得销毁
}
int	main(){test01();system("pause");return0;
}

4.虚析构和纯虚析构

问题：多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码
解决：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

(1) 虚析构

析构语法：virtual ~类名() {}

示例：

class Animal {
public:Animal(){cout << "Animal构造函数调用！" << endl;}virtual void Speak(){cout << "动物在讲话" << endl; }；virtual ~Animal(){      //父类的虚析构cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;}
}；
class Cat : public Animal {     //1. 有继承关系
public:Cat(stringname){cout<<"Cat构造函数调用！"<<endl;m_Name = new string(name);}virtual void Speak(){     cout<< *m_Name << "小猫在说话!" <<endl;}~Cat(){cout<<"Cat析构函数调用!"<<endl;if(this->m_Name != NULL){delete m_Name;m_Name = NULL;}
public:string *m_Name;
}；
//验证：
void test01(){Animal *animal = new Cat("Tom");//animal = new Animal ;//错误，抽象类无法实例化对象animal->Speak();delete animal;
}
int	main(){test01();system("pause");return0;
}

总结：
不使用虚构函数时：通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏/
解决：给基类增加一个虚析构函数，虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象

(2) 纯虚析构

纯虚析构语法：virtual ~类名() = 0;

作用和虚析构一样，使用上面使用存虚函数的语法，示例：

class Animal {
public:Animal(){cout << "Animal构造函数调用！" << endl;}virtual void Speak() = 0；virtual ~Animal() = 0；
}；
class Cat : public Animal {     //1. 有继承关系
public:Cat(stringname){cout<<"Cat构造函数调用！"<<endl;m_Name = new string(name);}virtual void Speak(){     cout<< *m_Name << "小猫在说话!" <<endl;}~Cat(){cout<<"Cat析构函数调用!"<<endl;if(this->m_Name != NULL){delete m_Name;m_Name = NULL;}
public:string *m_Name;
}；
//验证：
void test01(){Animal *animal = new Cat("Tom");animal->Speak();delete animal;
}
int	main(){test01();system("pause");return0;
}

注意：纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

虚析构和纯虚析构共性：
可以解决父类指针释放子类对象
都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别：
如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

总结：
1.虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2.如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3.拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

这篇关于【C++核心篇】—— C++面向对象编程：继承、多态的相关语法和使用的详解，回顾学习看这一篇就足够了！！！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/1095106。

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