C++13（繼承與多型）
繼承與多型
- 1.繼承的本質：程式碼複用
- 2.多型
1.繼承的本質：程式碼複用
1.設計學生類
/*
設計學生這個類
延用人這個類設計好的東西
*/
/*
人 N多的成員方法
學生
人N多的成員方法
學生也有人N
*/
#include<iostream>
#include<string>
class People
{
public:
People(std::string name = " ", bool sex = true,
int age = 0)
:mname(name), msex(sex), mage(age)
{}
protected:
std::string mname;
bool msex;
int mage;
};
class Student : public People
{
public:
Student(std::string name = " ", bool sex = true,
int age = 0,
std::string id = " ")
{
mid = id;
}
private:
std::string mid;
};
//class Student
//{
//public:
// Student(std::string name, bool sex, int age,
// std::string id)
// :mname(name), msex(sex), mage(age),
// mid(id){}
//private:
// std::string mname;
// bool msex;
// int mage;
// std::string mid;
//};
2.繼承和派生
3.派生類的記憶體佈局
class Base
{
public:
Base(int a = 0)
:ma(a)
{}
void Show()
{
std::cout << "Base::ma : " << ma << std::endl;
}
static void Print()
{
std::cout << "hello world!" << std::endl;
}
public:
int ma;
static int a;
};
int Base::a = 10;
class Derive :public Base
{
public:
Derive(int b)
:mb(b)
{}
public:
int mb;
};
int main()
{
Derive d(20);
d.mb = 30;
d.Show();
Derive::Print();
std::cout << "Base size : " << sizeof(Base) << std::endl;
std::cout << "Derive size : " << sizeof(Derive) << std::endl;
return 0;
}
4.派生類繼承了基礎類別什麼？
如果能繼承構造/解構：基礎類別的建構函式在派生類中，相當於普通函數，但是普通函數必須有返回值，因此不成立，所以派生類不能繼承基礎類別的構造和解構
1.普通的成員變數
2.靜態的成員變數
3.普通的成員方法
4.靜態的成員方法
5.作用域
派生類繼承了基礎類別除構造解構以外的所有成員
5.派生類的構造解構順序
/*
基礎類別沒有給出預設的建構函式
派生類中指定對應的構造方式和實參
*/
class Base
{
public:
Base(int a)
:ma(a)
{
std::cout << "Base::Base()" << std::endl;
}
~Base()
{
std::cout << "Base::~Base()" << std::endl;
}
protected:
int ma;
};
//類標誌 派生類類名 : 繼承方式 基礎類別類名
/*
存取限定符
public
protected
private
繼承方式
public 公有繼承
protected 保護繼承
private 私有繼承
*/
class Derive : public Base
{
public:
Derive(int b)
:mb(b), Base(b)
{
std::cout << "Derive::Derive()" << std::endl;
}
~Derive()
{
std::cout << "Derive::~Derive()" << std::endl;
}
protected:
int mb;
};
int main()
{
Derive d(10);
return 0;
}
基礎類別構造優先於派生類構造
先構造的後解構
6.繼承方式
1.存取限定符:
public: 任意位置
protected: 本類和子類
private: 本類
2.繼承方式：
public:公有繼承
protected:保護繼承
private:私有繼承
- 基礎類別中不同存取限定符下的成員 以 不同的繼承方式繼承後 在派生類中存取限定？
能在派生類的子類中存取才能 纔能證明是保護的
private的也被繼承了，但不可存取
| 繼承方式 ↓ | public | protected | private |
|---|---|---|---|
| public | public | protected | 不可存取 |
| protected | protected | protected | 不可存取 |
| private | private | private | 不可存取 |
class Base
{
public:
Base(){}
public:
int ma;
protected:
int mb;
private://本類類中存取
int mc;
};
class Derive : private Base
{
public:
void Show()
{
std::cout << mb << std::endl;
}
};
class Derive2 : public Derive
{
public:
void Show()
{
//std::cout << mb << std::endl;
}
};
int main()
{
//std::cout << sizeof(Derive) << std::endl;
Derive d;
Derive2 d2;
//std::cout << d.mb << std::endl; ---->類外存取
d2.Show();
d.Show();
return 0;
}
3.面試題
- 基礎類別中某個成員以某種繼承方式繼承後 派生類public
1.成員在基礎類別的存取限定 public
2.對應的繼承方式 public - 一個成員被繼承之後，不能在子類類中存取：private
7.類和類的關係
8.同名函數的關係
1.過載
三要素 ：
1.同名
2.不同參
3.同作用域
2.隱藏
派生類中同名的函數隱藏了基礎類別中所有的同名函數
1.同名
2.不同作用域(繼承層次)
class Base
{
public:
Base(int a = 0)
:ma(a)
{}
void Show()
{
std::cout << "Base::ma " << ma << std::endl;
}
void Show(int arg)
{
int tmp = ma + arg;
std::cout << "Base:: Sum " << tmp << std::endl;
}
protected:
int ma;
};
class Derive : public Base
{
public:
Derive(int b)
:mb(b)
{}
void Show()
{
std::cout << "Derive::mb " << mb << std::endl;
}
private:
int mb;
};
int main()
{
Base* pb = new Derive(10);//基礎類別指針 指向派生類物件
Derive* pd = new Base(10);//派生類指針 指向基礎類別物件
return 0;
}
int main()
{
Derive d(10);
d.Show(10);
//d.Base::Show();
return 0;
}
1.基礎類別和派生類的相互指向或參照
基礎類別指針 指向派生類物件
基礎類別參照 參照派生類物件
3.覆蓋（重寫）
派生類中同名同參的虛擬函式覆蓋基礎類別中同名同參的虛擬函式
1.同名同參
2.不同作用域（繼承層次）
3.虛擬函式
2.多型
1.多型：同一介面 不同形態 （同一函數名，不同功能）
1.靜多型 ：
編譯確定函數的呼叫（call函數的入口地址）
2.動多型（預設爲動多型）：
執行 確定函數的呼叫（call暫存器）
3.宏多型 ：
預編譯 確定函數的呼叫
1.基礎類別中的虛擬函式
流程：虛擬函式爲了實現動多型，首先在編譯階段把函數的入口地址放在數據段（普通函數只放在符號表，虛擬函式符號表+數據段都放了），數據段是.rodata只讀數據段，虛擬函式的入口地址放在了只讀數據段中的虛擬函式表中，虛擬函式表被編譯鏈接，通過執行，載入指令和數據時，當做數據的一部分，載入到記憶體中，因此就可以在執行時找到虛擬函式的入口地址，實現動多型。
2.派生類中的虛擬函式
沒有物件就找不到入口地址
1.不依賴物件。
2.可以
3.不能取地址，直接替換。
4. cdcal呼叫約定，不依賴物件。
5. 和物件沒關係。
6. 可以
獲取內建單元對應的型別，只與定義點有關
自定義型別，typeid關鍵字列印時：先找到物件，然後找到虛擬函式指針型別，然後解除參照找到虛擬函式表，然後找到RTTI資訊
class Base
{
public:
Base(int a = 10)
:ma(a){}
virtual void Show()
{
std::cout << "Base::ma " << ma << std::endl;
}
//virtual void Print()
//{
// std::cout << "hello world!" << std::endl;
//}
protected:
int ma;
};
/*
繼承層次
基礎類別中同名同參的函數是虛擬函式
派生類中同名同參的函數也是虛擬函式
*/
class Derive : public Base
{
public:
Derive(int b)
:mb(b)
{
}
virtual void Show()
{
std::cout << "Derive::mb " << std::endl;
}
//virtual void Test()
//{
// std::cout << "Derive::Test()" << std::endl;
//}
private:
int mb;
};
/*
動多型
執行階段 確定函數的呼叫
虛擬函式機制 機製提供支援
*/
/*
純虛擬函式
*/
int main()
{
std::cout << "Base::size : " << sizeof(Base) << std::endl;//4
std::cout << "Derive::size : " << sizeof(Derive) << std::endl;
Base* pb = new Derive(10);----》pb是Base*型別
std::cout << "pb type: " << typeid(pb).name() << std::endl;
/*
*pb
動態型別提取 RTTI （有虛擬函式後，*pb變成了class derive）
*/
std::cout << "*pb type: " << typeid(*pb).name() << std::endl;----》*pb是Base型別
pb->Show();//動多型
return 0;
}
2.判斷靜多型/動多型
1.靜多型
2.動多型
時機：指針呼叫虛擬函式+物件完整（虛擬函式的呼叫不在構造和解構中，在構造和解構內部，物件屬於半成品物件）
3.多型的發生時機
4.分析
申請和釋放不是同一個地方，所以程式崩潰
基礎類別有虛解構函情況：（派生類的解構也會變成虛解構–》同名覆蓋）
5.虛解構
6.虛表的寫入時機
要把虛表寫進虛擬函式指針裏面，指針是物件生成後纔有的空間，而物件是在執行階段生成的
==問題：==是在開闢記憶體後寫入還是建構函式呼叫之後？
1.如果在建構函式之前：
將所有置爲0
2.如果在建構函式之後：
3.結論
程式出錯，因此虛表寫入的時機是：建構函式第一行程式碼執行之前
4.虛表的二次寫入
呼叫基礎類別時看不到派生類的虛擬函式表
7.純虛擬函式
8.純虛擬函式筆試題（阿裡）
1.解題思路
1.畫出對應的派生類的記憶體佈局和虛擬函式表
2.純虛擬函式的應用
1.模板方式
2.在繼承層次中，允許基礎類別指針指向派生類物件
3.篩選
9.C++的四種類型轉換
C語言中是暴力轉化
1.const_cast：去除常性的轉換
去除常性轉換成int*型別
2.static_cast：系統覺得安全就會轉換，不安全就拒絕轉換
安全性更高
3.reinterpret_cast：類似於c語言的轉換，但常用於指針
4.dynamic_cast：用於 RTTI 資訊轉換
處理機制 機製
10.單繼承和多繼承
1.單繼承：繼承的時候只有唯一一個基礎類別
2.多繼承：派生類是由多個基礎類別派生出來的
1.菱形繼承
2.虛繼承的機制 機製：爲了消除記憶體重複（vbptr）
虛繼承關係中，基礎類別叫做虛基礎類別，ma就是虛基礎類別數據
- 把虛基礎類別數據放在作用域最下面 下麪
- 原來的位置被vbtable代替
- 虛基礎類別指針指向一個虛基礎類別表（表存在兩個偏移）
作用：通過vbptr指針加上偏移，可以找到虛基礎類別數據
11.虛繼承
1.畫D的記憶體佈局（+說明構造解構順序）
- 非虛基礎類別的佈局優先於虛基礎類別
- 按照繼承順序處理虛基礎類別
- 虛基礎類別指針向內層合併（找到內層第一個）
- 平級不合併（不同作用域下的虛基礎類別指針不合併，但同一作用域下要合併）
構造和解構的順序 - 虛基礎類別的構造優先於非虛基礎類別：EABCD
- 構造和解構相反：DCBAE
2.練習1：畫出D的記憶體佈局
- 非虛基礎類別的佈局優先於虛基礎類別
- 按照繼承順序處理虛基礎類別
- 虛基礎類別指針向內層合併（找到內層第一個）
- 平級不合併（不同作用域下的虛基礎類別指針不合併，但同一作用域下要合併）
兩個vbptr是同一作用域下的虛基礎類別指針，需要合併（都是D作用域下的）
構造解構順序：
構造：E AB A C D（構造B之前要先構造A）
解構：DCABAE
3.練習2：畫出D的記憶體佈局
構造解構順序：
構造：AC E B D（構造C之前要先構造A）
解構：
4.練習3：畫出D的記憶體佈局
構造解構順序：
構造：E AB AC D（構造C之前要先構造A）
解構：DCABAE
5.練習4：畫出Derive的記憶體佈局
vfptr的偏移：0-vfptr的位置
先處理虛擬函式，再處理虛繼承。
12.怎麼建立一個不能被繼承的類（面試題）
1.方式一：模擬單例模式
2.方式二：虛繼承
友元關係：
- 單向性
- 不能被繼承（父親的朋友不是兒子的朋友）
繼承失敗
13.例外處理機制 機製
1.異常情況
2.拋出異常，會直接產生中斷
exception是一個類，exception(" …"); 叫做顯示生成臨時物件
throw後面放的就是一個物件
3.例外處理流程：try、catch、throw
try:包含可能發生異常的程式碼
catch:捕獲並處理異常
throw:拋出異常
1.try catch
err參照的就是 異常點 拋出的臨時物件
2.throw
如果throw的是一個double型別的數據，可以在main函數catch一個double err
3.catch all模組
