C++ 面向?qū)ο缶幊?/b>
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面向?qū)ο缶幊袒谌齻€(gè)基本概念：數(shù)據(jù)抽象、繼承和動(dòng)態(tài)綁定。
1 基類和派生類
1.1 定義基類
在基類中，除了構(gòu)造函數(shù)之外，任意非 static 成員函數(shù)都可以是虛函數(shù)。
基類通常應(yīng)將派生類需要重定義的任意函數(shù)定義為虛函數(shù)。
1.2 訪問控制
(1)private ?成員
? ?通過類對象無法訪問類的private成員。
? ?在派生類中不能訪問基類的private成員。
? ?private?成員只能在當(dāng)前類的作用域內(nèi)訪問，類的友元也可以訪問類的private?成員。例如，在成員函數(shù)中可以訪問private?成員，在成員函數(shù)中還可以通過自己類的對象來訪問類的private?成員。類的作用域包括：類定義的{}之內(nèi)，類定義之外的成員函數(shù)的函數(shù)體，形參列表等。
class Base
{
public:
void Test1(Base& b)
{
b.iBase = 0;//有沒有問題？
}
private:
int iBase;
};
class Derived : public Base
{
public:
void Test2(Base& b)
{
b.iBase = 0;//有沒有問題？
}
void Test3(Derived& d)
{
d.iDerived = 0;//有沒有問題？
}
private:
int iDerived;
};
(2)protected ?成員
? ?通過類對象無法訪問protected 成員。
? ?protected 成員可被public派生類（包括派生類的派生類，向下傳遞）訪問，也就是說在派生類中可以使用基類的protected 成員。
?? 派生類只能通過派生類對象訪問其基類的 protected 成員，派生類無法訪問其基類類型對象的 protected 成員。
1.3 派生類
類派生列表指定了一個(gè)或多個(gè)基類，具有如下形式：
class classname: access-label base-class
這里 access-label 是 public、protected 或 private，base-class 是已定義的類的名字，類派生列表可以指定多個(gè)基類。
一旦函數(shù)在基類中聲明為虛函數(shù)，它就一直為虛函數(shù)，派生類無法改變該函數(shù)為虛函數(shù)這一事實(shí)。派生類重定義虛函數(shù)時(shí)，可以使用 virtual 保留字，也可以不使用。
(1)派生類一般會(huì)重定義所繼承的虛函數(shù)。如果派生類沒有重定義某個(gè)虛函數(shù)，則使用基類中定義的版本。
(2)一般情況下，派生類中虛函數(shù)的聲明必須與基類中的定義方式完全匹配，例外：返回對基類型A的引用（或指針）的虛函數(shù)。派生類中的虛函數(shù)可以返回類A的派生類的引用（或指針）。
提示：絕對不要重新定義繼承而來的non-virtual函數(shù)
因?yàn)閚on-virtual函數(shù)是靜態(tài)綁定的。一個(gè)子類對象綁定到一個(gè)父類指針，另一個(gè)子類對象綁定到一個(gè)子類指針，通過父類指針調(diào)用該函數(shù)，調(diào)用的是父類的該函數(shù)，而不是子類的函數(shù)。例如：
class Base
{
public:
voidFuncTest()
{
std::cout << "Base" << std::endl;
}
};
class Derived: public Base
{
public:
voidFuncTest()
{
std::cout << "Derived" << std::endl;
}
};
Derived d;
Base* pB = &d;
Derived* pD = &d;
d.FuncTest();//輸出“Derived”
pB->FuncTest();//輸出“Base”
pD->FuncTest();//輸出“Derived”
1.4?non-virtual 和? virtual? 函數(shù)的調(diào)用
(1) 將基類類型的引用或指針綁定到派生類對象，如果調(diào)用非虛函數(shù)，則無論實(shí)際對象是什么類型，都執(zhí)行基類類型所定義的函數(shù)。
class Base
{
public:
void FuncTest()
{
std::cout << "Base" << std::endl;
}
};
class Derived: public Base
{
public:
};
Derived d;
Base* pB = &d;
pB->VirtFunc();//輸出“Base”
(2)將基類類型的引用或指針綁定到派生類對象，如果調(diào)用虛函數(shù)，則直到運(yùn)行時(shí)才能確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)，運(yùn)行的虛函數(shù)是引用所綁定的或指針?biāo)赶虻膶ο笏鶎兕愋投x的版本。
class Base
{
public:
virtual void VirtFunc()
{
std::cout << "Base" << std::endl;
}
};
class Derived: public Base
{
public:
void VirtFunc()
{
std::cout << "Derived" << std::endl;
}
};
Derived d;
Base* pB = &d;
Derived* pD = &d;
pB->VirtFunc();//輸出“Derived”
pD->VirtFunc();//輸出“Derived”
1.5 虛函數(shù)與默認(rèn)實(shí)參
虛函數(shù)也可以有默認(rèn)實(shí)參。如果一個(gè)調(diào)用省略了具有默認(rèn)值的實(shí)參，則所用的值由調(diào)用該函數(shù)的類型定義，與對象的動(dòng)態(tài)類型無關(guān)。通過基類的引用或指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，默認(rèn)實(shí)參為在基類虛函數(shù)聲明中指定的值，如果通過派生類的指針或引用調(diào)用虛函數(shù)，則默認(rèn)實(shí)參是在派生類的版本中聲明的值。
提示： 絕不重新定義繼承而來virtual函數(shù)的缺省參數(shù)值
不要重新定義繼承而來的non-virtual函數(shù)，但是可以重新定義一個(gè)繼承而來的virtual函數(shù)。
virtual函數(shù)是動(dòng)態(tài)綁定，而該函數(shù)的缺省參數(shù)值卻是靜態(tài)綁定。C++這么做的就是為了提高運(yùn)行期效率。
如果子類重新定義了繼承而來的virtual函數(shù)的缺省參數(shù)值，那么使用父類指針指向子類對象，然后使用父類指針來調(diào)用該函數(shù)，所使用的默認(rèn)參數(shù)仍然是從父類繼承而來，而非子類重新定義定義的。例如：
class Base
{
public:
virtualvoidVirtFunc(string sMsg = "Base")
{
cout << sMsg << endl;
}
};
class Derived:public Base
{
public:
void?VirtFunc(string sMsg = "Derived")
{
cout << sMsg << endl;
}
};
Derived?d;
d.VirtFunc();//輸出"Derived"
Base* pD = &d;
pD->VirtFunc();//輸出"Base",而不是"Derived"
為了避免出現(xiàn)上面這種情況，必須將子類中繼承而來的virtual函數(shù)設(shè)計(jì)的跟父類一樣，也就是有同樣的缺省參數(shù)值。如果父類修改了，子類也必須跟著同樣修改。
替換的設(shè)計(jì)方案是：設(shè)計(jì)一個(gè) public non-virtual函數(shù)（帶有默認(rèn)參數(shù)值）來調(diào)用private virtual函數(shù)（不帶默認(rèn)參數(shù)值）。public non-virtual函數(shù)在子類中不能重新定義，但是private virtual函數(shù)可以在子類中重新定義。
class Base
{
public:
void Func(string sMsg = "Base")
{
VirtFunc(sMsg);
}
private:
virtual void VirtFunc(string sMsg )
{
cout << sMsg << endl;
}
};
class Derived:public Base
{
private:
virtual void VirtFunc(string sMsg)
{
cout << sMsg << endl;
}
};
D d;
d.Func();//輸出"Base"
B* pD = &d;
1.6 友元關(guān)系與繼承
友元關(guān)系不能繼承:
(1)基類的友元對派生類的成員沒有特殊訪問權(quán)限。
(2)友元類的派生類不能訪問授予友元關(guān)系的類。
1.7 繼承與靜態(tài)成員
如果基類定義 static 成員，則整個(gè)繼承層次中只有一個(gè)這樣的成員。無論從基類派生出多少個(gè)派生類，每個(gè) static 成員只有一個(gè)實(shí)例。
static 成員遵循常規(guī)訪問控制：如果成員在基類中為 private，則派生類不能訪問它。
如果可以訪問成員，則既可以通過基類訪問 static 成員，也可以通過派生類訪問 static 成員。一般而言，既可以使用作用域操作符也可以使用點(diǎn)或箭頭成員訪問操作符。
2 轉(zhuǎn)換和繼承
2.1 派生類到基類的轉(zhuǎn)換
(1)指針或引用
派生類型引用到基類類型引用
派生類型指針到基類類型指針。
反之是不行的。
(2)對象
一般可以使用派生類型的對象對基類類型的對象進(jìn)行初始化或賦值，但沒有從派生類型對象到基類類型對象的直接轉(zhuǎn)換，編譯器不會(huì)自動(dòng)將派生類型對象轉(zhuǎn)換為基類類型對象。
3 構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制
3.1派生類構(gòu)造函數(shù)
構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員不能繼承，每個(gè)類定義自己的構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員。像任何類一樣，如果類不定義自己的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制控制成員，就將使用合成版本。
派生類的合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，除了初始化派生類的數(shù)據(jù)成員之外，它還初始化派生類對象的基類部分。基類部分由基類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)初始化。
派生類構(gòu)造函數(shù)的初始化列表只能初始化派生類的成員，不能直接初始化繼承成員。派生類構(gòu)造函數(shù)只能通過將基類包含在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中來間接初始化繼承成員。
class People
{
public:
People(std::string s1, int i1) : name("s1"),age(i1)
{
}
private:
std::string name;
int age;
};
class Student: public People
{
public:
Student(std::string s1, int i1,std::string s2) : uniName("s2"),People(s1,i1)
{
}
private:
std::string uniName;//學(xué)校名稱
};
構(gòu)造函數(shù)初始化列表為類的基類和成員提供初始值，它并不指定初始化的執(zhí)行次序。首先初始化基類，然后根據(jù)聲明次序初始化派生類的成員。
一個(gè)類只能初始化自己的直接基類（通過將基類包含在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中來間接初始化基類）。
3.2 復(fù)制控制和繼承
只包含類類型或內(nèi)置類型數(shù)據(jù)成員、不含指針的類一般可以使用合成操作。
具有指針成員的類一般需要定義自己的復(fù)制控制來管理這些成員。
(1) 派生類的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
如果派生類定義了自己的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，該復(fù)制構(gòu)造函數(shù)一般應(yīng)顯式使用基類復(fù)制構(gòu)造函數(shù)初始化對象的基類部分：
class Base { /* ... */ };
class Derived: publicBase
{
public:
Derived(const Derived& d):Base(d) { /*... */ }
};
(2)派生類賦值操作符
賦值操作符通常與復(fù)制構(gòu)造函數(shù)類似：如果派生類定義了自己的賦值操作符，則該操作符必須對基類部分進(jìn)行顯式賦值。
//Base::operator=(const Base&)
Derived &Derived::operator=(const Derived &rhs)
{
if (this != &rhs)//防止給自己賦值
{
Base::operator=(rhs); //調(diào)用 Base 類的賦值操作符給基類部分賦值
……//為派生類Derived?的成員賦值
}
return *this;
}
(3)派生類析構(gòu)函數(shù)
派生類析構(gòu)函數(shù)不負(fù)責(zé)撤銷基類對象的成員。每個(gè)析構(gòu)函數(shù)只負(fù)責(zé)清除自己的成員。
class Derived: public Base
{
public:
~Derived()??? {/*... */}
};
(4)虛析構(gòu)函數(shù)
如果層次中基類的析構(gòu)函數(shù)為虛函數(shù)，則派生類析構(gòu)函數(shù)也將是虛函數(shù)，無論派生類顯式定義析構(gòu)函數(shù)還是使用合成析構(gòu)函數(shù)，派生類析構(gòu)函數(shù)都是虛函數(shù)。
建議：即使析構(gòu)函數(shù)沒有工作要做，繼承層次的根類也應(yīng)該定義一個(gè)虛析構(gòu)函數(shù)。
在復(fù)制控制成員中，只有析構(gòu)函數(shù)應(yīng)定義為虛函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)不能定義為虛函數(shù)。
建議：為多態(tài)基類聲明為virtual析構(gòu)函數(shù)
父類指針指向子類對象，delete父類指針時(shí)，如果父類含有non-virtual析構(gòu)函數(shù)，則只有繼承自父類的部分被銷毀，而子類非繼承的部分沒有被銷毀，也就是說子類對象被部分銷毀。解決的辦法是，將父類的析構(gòu)函數(shù)定義為virtual析構(gòu)函數(shù)。
class Base
{
public:
Base()
{
// std::cout << "Base的構(gòu)造函數(shù)" << std::endl;
}
~Base()
{
std::cout << "Base的析構(gòu)函數(shù)" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived()
{
// std::cout << "Derived的構(gòu)造函數(shù)" << std::endl;
}
~Derived()
{
std::cout << "Derived的析構(gòu)函數(shù)" << std::endl;
}
};
Base* pB = new Derived;
delete pB;//顯示“Base的析構(gòu)函數(shù)”
如果把Base的析構(gòu)函數(shù)前面添加virtual，則上面結(jié)果輸出：
Derived的析構(gòu)函數(shù)
Base的析構(gòu)函數(shù)
注意：
任何class只要帶有virtual函數(shù)，幾乎確定應(yīng)該也有一個(gè)virtual析構(gòu)函數(shù)。一般的，基類應(yīng)該含有virtual析構(gòu)函數(shù)。基類定義了virtual關(guān)鍵字，子類就不用添加該關(guān)鍵字了。
如果class不含有virtual函數(shù)，通常表示它并不打算被用作一個(gè)基類，所以就不應(yīng)該將析構(gòu)函數(shù)定義為virtual的。
4 繼承情況下的類作用域
4.1 名字沖突與繼承
與基類成員同名的派生類成員將屏蔽對基類成員的直接訪問。
可以使用作用域操作符訪問被屏蔽的基類成員：
struct Derived : Base
{
int get_base_mem() { returnBase::mem; }
};
設(shè)計(jì)派生類時(shí)，只要可能，最好避免與基類成員的名字沖突。
4.2 作用域與成員函數(shù)
在基類和派生類中使用同一名字的成員函數(shù)，其行為與數(shù)據(jù)成員一樣：在派生類作用域中派生類成員將屏蔽基類成員。即使函數(shù)原型不同，基類成員也會(huì)被屏蔽。
4.3 重載函數(shù)
如果派生類重定義了重載成員，則通過派生類型只能訪問派生類中重定義的那些成員。
如果派生類想要通過自身類型來使用重載的版本，那么派生類必須重定義所有的重載版本，但這樣會(huì)繁瑣，可以通過給重載成員提供using 聲明來達(dá)到簡化的目的。
using Base::Func;//注意，將所有基類Base中的Func函數(shù)在本類中可見。
4.3 名字查找與繼承
(1)首先確定進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的對象、引用或指針的靜態(tài)類型。
(2)在該類中查找函數(shù)，如果找不到，就在直接基類中查找，如此循著類的繼承鏈往上找，直到找到該函數(shù)或者查找完最后一個(gè)類。如果不能在類或其相關(guān)基類中找到該名字，則調(diào)用是錯(cuò)誤的。
(3)一旦找到了該名字，就進(jìn)行常規(guī)類型檢查，查看如果給定找到的定義，該函數(shù)調(diào)用是否合法。
(4)假定函數(shù)調(diào)用合法，編譯器就生成代碼。如果函數(shù)是虛函數(shù)且通過引用或指針調(diào)用，則編譯器生成代碼以確定根據(jù)對象的動(dòng)態(tài)類型運(yùn)行哪個(gè)函數(shù)版本，否則，編譯器生成代碼直接調(diào)用函數(shù)。
5 純虛函數(shù)
在函數(shù)形參表后面寫上 = 0 以指定純虛函數(shù)。該函數(shù)為后代類型提供了可以覆蓋的接口，但是這個(gè)類中的版本決不會(huì)調(diào)用。
含有（或繼承）一個(gè)或多個(gè)純虛函數(shù)的類是抽象基類。除了作為抽象基類的派生類的對象的組成部分，不能創(chuàng)建抽象類型的對象。
