面向对象程序设计C++
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面向对象程序设计C++相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
第15章 面向对象程序设计
学习本章将会得到，面向对象程序设计的三个基本概念，数据抽象、继承、动态绑定（多态）
通过使用数据抽象，我们可以将类的接口与实现分离；
使用继承可以定义类似的类型并对其相似关系建模；
使用动态绑定，可以在一定程度上忽略类似类型的区别，而以统一的方式使用它们
继承
通常在层次关系的根部有一个基类即被继承的类，其他类则直接或简介地从基类继承而来，这些继承得来的类称为派生类
//example1.cpp
class Person
public:
virtual void print() const; //派生类必须实现virtual声明
;
class Mom : public Person
public:
Mom() = default;
void print() const override; //重写基类的方法
;
void Mom::print() const
cout << "hello print" << endl;
int main(int argc, char **argv)
Mom mom;
mom.print(); // hello print
return 0;
动态绑定
在有些地方下面的这种操作叫做面向对象里面的多态，在此我们暂且称其为动态绑定
//example2.cpp
/**
* @brief 基类人
*
*/
class Person
public:
virtual void print() const; //派生类必须实现virtual声明
;
/**
* @brief 派生类母亲
*
*/
class Mom : public Person
public:
Mom() = default;
void print() const override; //重写基类的方法
;
void Mom::print() const
cout << "I am a mom\\n"
<< flush;
/**
* @brief 派生类儿子
*
*/
class Son : public Person
public:
Son() = default;
void print() const override;
;
void Son::print() const
cout << "I am a son\\n"
<< flush;
//使用动态绑定
void cute(const Person &person)
person.print();
int main(int argc, char **argv)
Mom mom;
Son son;
cute(mom); // I am a mom
cute(son); // I am a son
return 0;
定义基类
//example3.cpp
class Person
public:
Person() = default;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual ~Person() = default; //暂且记住就好
virtual void print() const
cout << age << " " << name << endl;
private:
int age;
string name;
protected:
int code;
;
int main(int argc, char **argv)
Person person(19, "me");
person.print(); // 19 me
return 0;
上面出现的新事物为
- virtual析构函数，暂且我们认为都要在基类中定义virtual析构函数好了，后面学习后就会知道为什么，除构造函数外的非静态函数都可以为虚函数
- protected访问控制，对于类本身protected的属性或方法相当于private的，有时需要派生类有权限访问但是其他禁止访问，就可以用protected控制
- virtual函数必须被派生类重新override
定义派生类
派生类要通过使用类派生列表指定从那些基类继承，每个基类前面可以有三种访问说明符的一个：public、protected、private，虽然C++支持从多个基类继承，但是这是面向对象编程极为不推荐的，通常我们约定只继承自一个类，称作为“单继承”
//example4.cpp
//基类
class Person
public:
Person() = default;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual ~Person() = default; //暂且记住就好
virtual void print() const
cout << age << " " << name << endl;
private:
int age;
string name;
protected:
int code;
;
//派生类
class Son : public Person
public:
Son(int code = 0) : Person(19, "me")
this->code = code;
// Son中可以访问基类的protected成员private的不可以
void print() const override
cout << code << endl;
Person::print(); //调用基类的print方法
;
int main(int argc, char **argv)
Son son1;
son1.print();
// 0
// 19 me
return 0;
派生类向基类的转换
因为派生了对象中含有与基类对应的组成部分，所以我们能把派生类对象当成基类对象来使用，可以将基类的指针或者引用绑定到派生类对象中的基类的部分
//example5.cpp
//基类
class Person
public:
Person() = default;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual ~Person() = default; //暂且记住就好
virtual void print() const
cout << age << " " << name << endl;
private:
int age;
string name;
protected:
int code;
;
//派生类
class Son : public Person
public:
Son(int code = 0) : Person(19, "me")
this->code = code;
// Son中可以访问基类的protected成员private的不可以
void print() const override
cout << code << endl;
Person::print(); //调用基类的print方法
;
int main(int argc, char **argv)
Person person; //基类对象
Son son(1); //派生类对象
Person *p = &son; //基类型指针指向派生类的基类部分
p->print(); // 1 19 me
Person &ref = son; //基类引用绑定到派生类的基类部分
Person person1 = son; //将派生类的基类部分进行拷贝
person1.print(); // 19 me
return 0;
派生类的构造函数
在派生类的初始化列表中，除了可以初始化派生类在基类基础上添加的成员，还可以使用基类的构造函数，由基类的构造函数对基类部分进行初始化
//example5.cpp
class Son : public Person
public:
Son(int code = 0) : Person(19, "me")
this->code = code;
// Son中可以访问基类的protected成员private的不可以
void print() const override
cout << code << endl;
Person::print(); //调用基类的print方法
;
如果不使用基类构造函数初始化基类部分，派生类对象的基类部分会像数据成员一样执行默认初始化，否则就要用基类构造函数
也就是当没有显式调用基类构造函数时，会调用基类的默认构造函数，如果基类没有定义构造函数则会调用其合成默认构造函数
如果派生类没有指定使用的基类构造函数，且基类并没有默认构造函数，则会编译错误
派生类构造函数初始化列表首先初始化基类部分，然后按照声明顺序依次初始化派生类成员
派生类使用基类的属性成员
派生类可以访问基类的公有成员和受保护成员
当派生类调用时会先在派生类部分寻找是否有同名称的成员，有则默认为使用派生类成员，如果没有则向基类部分寻找。也可以显式使用基类部分的成员。
//example6.cpp
//基类
class Person
public:
Person() = default;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual ~Person() = default; //暂且记住就好
virtual void print() const
cout << age << " " << name << endl;
private:
int age;
string name;
protected:
int code;
;
//派生类
class Son : public Person
public:
Son(int mcode = 888) : Person(19, "me")
this->code = mcode;
// Son中可以访问基类的protected成员private的不可以
Person::code = 999;
void print() const override
cout << this->code << " " << Person::code << endl;
//显式使用基类部分的code与派生类本身的code
int code;
;
int main(int argc, char **argv)
Son s;
s.print(); // 888 999
return 0;
约定俗成的关键概念：遵循基类的接口，每个类负责定义各自的接口，要与此类交互必须使用该类的接口，即使这个对象是派生类的基类部分也是如此。派生类不能直接在初始化列表初始化基类部分的成员，尽管可以在基类构造函数体内对public或protected的基类部分赋值进行初始化，但是最好不要这样做。应该使用构造函数来初始化从基类中继承而来的成员
继承与static成员
基类中定义了静态成员，则在整个继承体系中只存在唯一一个成员的定义
//example7.cpp
class Person
public:
static string message; //声明
static const int code = 99; // static const=constexpr
static void hello()
cout << message << endl;
;
string Person::message = "hello";
class Son : public Person
public:
Son() = default;
;
int main(int argc, char **argv)
Person person;
person.hello(); // hello
Son::hello(); // hello Son继承了静态成员
Son::message = "QQ";
Son::hello(); // QQ
person.hello(); // QQ
//每个静态成员在继承体系中只有一个实体
return 0;
派生类的声明
有些情景需要前置声明派生类，派生类的声明无需声明出继承列表，与普通类的声明相同
class Son:public Person;//错误
class Son;//正确
被用作基类的类
被用作基类的类应该被定义而非仅仅声明，因为派生类需要只要继承了哪些内容
//example8.cpp
class Person; //基类声明
class Son : public Person //错误 Person为不完整类型
public:
Son() = default;
;
// class Person
//
// public:
// static string message; //声明
// static const int code = 99; // static const=constexpr
// static void hello()
//
// cout << message << endl;
//
// ;
// string Person::message = "hello";
int main(int argc, char **argv)
Son son;
return 0;
链式继承
一个派生类本身也可以作为基类，则继承则是从最顶层的基类、一层一层向下继承
对与派生类调用基类构造函数对基类部分初始化，重点是派生类构造函数只初始化它的直接基类，直接基类又是其他类的派生类，向上套娃下去
//example9.cpp
class Person
public:
const int code = 1;
;
class Woman : public Person
public:
const int code = 2;
;
class Mom : public Woman
public:
void print()
cout << Person::code << " " << Woman::code << endl;
;
int main(int argc, char **argv)
Mom mom;
mom.print(); // 1 2
cout << mom.code << endl; // 2
//沿着继承链向上找code到Mom直接基类Woman找到code命中
return 0;
禁止类成为基类
有时需要使得一个类不被别的类继承，C++11中提供特性final关键词
//example10.cpp
class Person
public:
const int code = 1;
;
class Woman final : public Person // final
public:
const int code = 2;
;
class Mom : public Woman //错误：不能将“final”类类型用作基类
public:
void print()
cout << Person::code << " " << Woman::code << endl;
;
int main(int argc, char **argv)
Mom mom;
return 0;
继承链上的析构调用
当一个派生类实例对象被销毁时，触发派生类析构函数，那么继承链上的析构函数也会被执行,是先调用派生类的析构函数，随后自动调用直接基类的析构函数…在执行间接基类析构函数向上进行下去知道根部
//example11.cpp
class Person
public:
const int code = 1;
~Person()
cout << "~Person" << endl;
;
class Woman : public Person
public:
const int code = 2;
~Woman()
cout << "~Woman" << endl;
;
class Mom : public Woman
public:
void print()
cout << Person::code << " " << Woman::code << endl;
~Mom()
cout << "~Mom" << endl;
;
int main(int argc, char **argv)
Mom mom;
//~Mom ~Woman ~Person
return 0;
虚函数
前面看见某些方法使用了virtual关键词修饰，当使用基类调用一个虚成员函数时会执行动态绑定，每一个虚函数都应提供定义，不管是否被用到，直到运行时才知道到底调用了那个版本的虚函数
当一个类中有virtual成员方法时，但是其没有定义那么这个类是不能用来创建对象的，只有其内virtual全部都有一定是才可以
//example12.cpp
class Person
public:
string name;
int age;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual void print();//错误 virtual成员没有被定义
;
int main(int argc, char **argv)
Person person(19, "me");
return 0;
当使用指针或者引用调用虚函数时，将会发生动态绑定
//example12.cpp
class Person
public:
string name;
int age;
Person(const int &age, const string &name) : age(age), name(name)
virtual void print() const
cout << "Person " << age << " " << name << endl;
; //错误 virtual成员没有被定义
;
class Mom : public Person
public:
Mom() : Person(19, "mom")
以上是关于面向对象程序设计C++的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
c++ 当在一个线程中写入并在第二个线程中读取同一个对象时会发生啥？ （它安全吗？）[重复]