侯捷 C++面向对象编程笔记——10 继承与虚函数

10 继承与虚函数

10.1 Inheritance 继承

语法::public base_class_name

public 只是一种继承的方式,还有protectprivate

子类会拥有自己的以及父类的数据

10.1.1 继承下的构造和析构

与复合下的构造和析构相似

image-20230801150053963
  • 构造是由内而外

    Container 的构造函数,编译器会自动先调用 Component 的 default 构造函数,再执行自己

    注意如果要调用 Component 的其他构造函数需要自己写出来

    Derived::Derived(…): Base() { … };

  • 析构是由外而内

    Container 的析构函数会先执行自己,之后编译器调用 Component 的析构函数

    Derived::~Derived(…){ … /* ~Base() */ };

    注意:Base class 的 dtor 必需是 virtual

    否则下例会导致结束时只会调用 Base 的 dtor

    int main() {Base* ptr = new Derived();delete ptr; // 只会调用 Base 类的析构函数return 0;
    }
    

10.2 虚函数

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  • pure virtual 函数:

    derived class 一定要重新定义 (override 覆写) 它;其没有定义只有声明

    语法:virtual xxxxxx =0;

  • virtual 函数:

    derived class 可以重新定义 (override, 覆写) 它,且它已有默认定义

    语法:virtual xxxxxx;

  • non-virtual 函数:

    不希望 derived class 重新定义 (override, 覆写) 它

10.3 继承 with virtual

例子:在 Windows 平台下用某个软件打开文件——分为好几步,但基本所有软件大多数操作都是一致的,只有一个操作如读取方式是不一样的

image-20230801154005427
  1. 现有一个框架 Application framework 其写好了所有必要的函数,其中 Serialize() 就是一个 pure virtual 函数
  2. 使用这个框架写自己软件的打开文件,就继承这个框架,其中就需要自己 override 覆写 Serialize() 这个函数
  3. 在执行中,执行 myDoc.OnFileOpen(); 中到 Serialize() 时,是通过 this 来指引到自己写的 Serialize() 中去的

把关键动作延缓到子类再做,这是一个经典的设计模式——Template Method

10.4 缩略图

  • 复合:image-20230802084858622

  • 委托:image-20230802085101744

  • 继承:image-20230802085210589

  • 类中的元素:image-20230802085810812 变量名称 : 变量类型(与代码刚好相反

    • 变量下面加下划线 表示 static

    • 前面加一个 - 表示 private

    • 前面加一个 # 表示 protected

    • 前面加一个 + 表示 public(一般可以省略)

10.5 继承+复合

这种关系下的构造和析构与之前的类似

  • 第一种:

    image-20230801161457590
    • 构造由内到外 先 Base 再 Component

      Derived 的构造函数首先调用 Base 的 default 构造函数,然后调用 Component 的 default 构造函数,然后才执行自己

      Derived::Derived(…): Base(),Component() { … };

    • 析构由外而内 先 Component 再 Base

      Derived 的析构函数首先执行自己,然后调用 Component 的析构函数,然后调用 Base 的析构函数

      Derived::~Derived(…){… /*~Component() ~Base()*/};

  • 第二种:

    image-20230801162202797

    同理构造由内到外,析构由外而内

10.6 继承+委托

10.6.1 例一 Observer

设计模式—— Observer

例如一串数据,可以用饼图来观察,也可以用条形图来观察,这种种的观察方式都是继承于 Observer

image-20230801163932926

通过 vector<Observer> m_views; 来进行委托

当数据改变的时候,Observer 也需要更新,即 notify 函数,来将目前所有的观察者更新

10.6.2 例二 Composite

设计模式—— Composite

例如文件系统,文件夹里可以有文件夹(与自己相同的类),也可以有文件,其中文件就是最基本的 Primitive,而文件夹就是复合物 Composite

image-20230802082524919

要达成目的,就可以再设计一个父类 Component ,文件和文件夹就继承于同一父类;

其中 Composite 要用委托到父类的方式 Component* 设计容器和操作——使其 PrimitiveComposite 都可以适用

//父类 Component
class Component
{
private:int value;
public:Component(int val)	{value = val;}  virtual void add( Component* ) {} //虚函数
};//复合物 Composite
class Composite : public Component
{vector <Component*> c;  
public:Composite(int val) : Component(val) {}void add(Component* elem){c.push_back(elem);}}//基本类 Primitive
class Primitive: public Component
{
public:Primitive(int val): Component(val) {}
};

component中add是虚函数(且是空函数),不能是纯虚函数——Primitive 不会 override add函数(最基本的单位,不能 add 了),而 Composite 需要 override add函数

10.6.3 例三 Prototype

设计模式—— Prototype

框架(父类)要创建未来才会出现的子类——要求子类要创建一个自己当作原型 Prototype 让框架(父类)来找到并创建 FindAndClone

补充:当一个子类继承自父类时,它可以被视为是父类的一种类型,因此可以使用父类的指针或引用来引用子类的对象;

这种用父类的指针或引用来处理子类对象的方式称为——**向上转型 ** Upcasting

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  1. 父类中,有一个存放原型的数组,有纯虚函数 Image *clone(),还有两个静态函数 Image FindAndClone(imageType); void addPrototype(Image *image){...}

  2. 子类中,创建一个静态的自己 _LAST ,把它放到父类的一个空间中,这样父类就可以找到新创建的子类

    private 的构造函数 LandSatImage() 中是 addPrototype(this); //这里的 this 就是 _LAST 将自己的原型放到了父类中去

  3. 子类中,准备一个 clone()函数,父类通过调用找到的相应类型的 clone 函数来创建子类的副本

    这里的 clone 函数就不能用之前的那个构造函数来创建副本了——其会放到父类中去,所以创建一个新的构造函数 LandSatImage(int) 用传进一个无用参数(随便传个int型数据就好)来进行区分

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