《Visual C++ 6.0程序設(shè)計》課件第3章

第3章面向?qū)ο缶幊?.1綜述3.2類與對象3.3繼承與派生3.4多態(tài)性3.5類、繼承與派生、多態(tài)性綜合實例思考題

3.1綜述

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(Object-OrientedProgramming，OOP)以分析真實世界為出發(fā)點，與其他設(shè)計概念相比更接近人類處理問題的一般方法。封裝性、繼承性和多態(tài)性是OOP的三個特征，本章將針對這三個特征來學(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊?，使讀者掌握類、對象、繼承、虛函數(shù)等基本概念，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

通常我們認為VisualC++就是面向?qū)ο?。其實，VisualC++是一個基于VisualC語言的程序語言，然后加上支持面向?qū)ο蟾拍顧C制而成為面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言。因此，VisualC++并不是一個純粹的面向?qū)ο蟮恼Z言，而現(xiàn)在流行的另一種語言——JAVA才是一個純粹面向?qū)ο蟮恼Z言。我們總是把世界看做對象的集合。例如，把飛機看作一個對象而不是一個發(fā)動機，不同形狀的金屬片和一些電纜之類的東西；看見一只活潑可愛的小貓，沒人把它當作是皮毛包裹的骨頭、肌肉和內(nèi)臟器官。在這里，小貓是一個實例，是生物學(xué)樹狀結(jié)構(gòu)中某一種類的一個對象。擴展開來，對象其實就是東西，也就是周圍的一切有形或無形的東西。

建立了對象的思想后，我們將其運用到編程當中。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的本質(zhì)在于用面向?qū)ο蟮母拍钊ふ摇⒎治龀霈F(xiàn)實世界中對象與對象之間的關(guān)系，然后運用程序語言模擬這些現(xiàn)實世界的對象，最后完成電腦系統(tǒng)的建構(gòu)。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計有三個基本原則——封裝性、繼承性和多態(tài)性，下面分別進行講解。

1．封裝性

一個面向?qū)ο蟮恼Z言必須提供一種能夠把與對象相關(guān)的所有信息封裝到對象自身中的機制，即封裝性。

封裝機制允許把一個對象中的各個獨立的元素——變量和函數(shù)定義看待成一個整體，而無需考慮對象內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)實生活中有很多關(guān)于封裝的例子。例如，電視機是一個對象，我們使用時只需要它能夠播放電視節(jié)目，完全不必關(guān)注它是等離子電視或液晶電視。又如集成電路芯片，我們在使用時只需要了解它的各個引腳的功能而無需了解它內(nèi)部的連接線路。事實上，通過使用對象的方法或者成員函數(shù)，可以完全不必知道對象中的屬性或者變量的標識符。

2．繼承性

語言必須提供一種方法，讓程序可以使用對象的定義來創(chuàng)建一個新的對象，即繼承性。

繼承性提高了軟件的再利用率。怎么理解呢？例如，狗是一種哺乳類動物，狗具有哺乳類動物的所有特性——會哺乳。狗除了具有哺乳類動物的共性之外，也有自己的特性，否則所有其他的哺乳類動物都可以被稱為“狗”。因此狗類會再定義狗特有的特性，比如：愛啃骨頭、叫聲為“汪汪”、會搖尾巴等。到此為止，還看不出繼承的好處。如果有一天要擴充程序，增加對貓的模擬，在建立一個貓類時，其優(yōu)點就體現(xiàn)出來了。因為貓也是哺乳類動物，所以貓類也應(yīng)該繼承于哺乳類動物。此時，不需再次編寫描述貓類中哺乳類動物的特性的代碼，只要將貓類繼承于哺乳類動物即可。因此，在狗、貓類里，都不需要描述它們共同具備的會哺乳類特性，這就再利用了定義哺乳類動物的程序代碼。同樣貓類的特性，如會抓老鼠，則必須在貓類里定義。

3．多態(tài)性

必須要有一種方法可以修改新對象的行為，即使它是從已經(jīng)存在的對象中派生的。這種特性即稱為多態(tài)性。

多態(tài)性是指一個對象既可以繼承父輩的特點，也可以有它自己的屬性和方法，甚至還可以修改從父輩繼承的行為。我們生活中有很多多態(tài)性的例子?；瘜W(xué)中的“同素異形體”，同樣都是碳，煤炭可以燃燒，用于取暖和作為燃料；而鉆石，則是另一種完全不同的性質(zhì)。汽車是繼承于“車輛”類中的，車輛的一個屬性就是能夠自動推進，并能夠滑行。汽車繼承了這些屬性，但它重新定義了推進方法，并且聲明了它必須用四個輪子來完成運動，而不是兩個輪子。由于多態(tài)性，每個對象可以有獨特的表現(xiàn)方式。使用多態(tài)性，同一函數(shù)對于一個對象有一種表現(xiàn)方式，而對于另一個對象有另一種表現(xiàn)方式。

3.2類與對象

3.2.1類和對象的含義

類和對象是VisualC++語言中的兩個重要的概念。

1．類

類可以被看成是一些對象的特性描述，即對某種對象的抽象描述。C++語言中提供了類這種工具使得應(yīng)用中的實體(對象)在程序中可以直接地被表示為一個標識符，并且可以對它進行引用和操作。

例如，貓是一種動物，你家里養(yǎng)了一只叫美麗的貓。如果寫一個模擬貓的程序，程序中一定要有一個貓類，里面有貓的特性，比如：貓有四條腿、貓有毛、貓“咪咪”叫、貓走路爪子會收起來，貓愛吃魚，等等。當要用這個程序來模擬家里的美麗時，就要用貓類來生成一只名叫美麗的對象。因此，我們可以把類看成是建立對象的模型，當在程序中建立一個對象時，就必須以類里的特性描述作為模型，產(chǎn)生一個對象，而這個對象就具有這幾個類的屬性與方法。所以，某一對象只有一個類，但類的對象可以有好幾個，建立的對象都具有其類的所有特性，就像一個模子可以做出好多個零件一樣。

類是用來確定一類對象的行為的，而這些行為是通過類的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的操作來確定的。類和對象的關(guān)系就是抽象(貓類)和具體(美麗)的關(guān)系。類里應(yīng)該包含對類的靜態(tài)屬性的描述——稱為數(shù)據(jù)成員變量的描述，如貓有四條腿，一個腦袋，一條尾巴，身披毛發(fā)等，以及動態(tài)屬性的描述——由稱為成員函數(shù)的函數(shù)來描述，如貓看到老鼠會去抓，看到魚會“咪咪”叫等。

2．類的聲明

類的聲明格式一般分為說明部分和實現(xiàn)部分。說明部分用來說明該類中的成員，包含數(shù)據(jù)成員的說明和成員函數(shù)的說明。實現(xiàn)部分是對成員函數(shù)的定義。概括說來，說明部分將告訴使用者“做什么”，而實現(xiàn)部分是告訴使用者“怎么做”。

類的聲明以關(guān)鍵字class開始，后面跟隨類的名字，如狗、貓、汽車等抽象的名稱。

一般的形式如下：

class類名稱//關(guān)鍵字，類名稱是一種標識符。

{

public:

數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的說明；

private:

數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的說明；

protected:

數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)的說明；

}；

<成員函數(shù)的實現(xiàn)>

這里有幾點需要說明：

(1)?class是定義類的關(guān)鍵字，類名稱是一種標識符，一般第一個字母大寫，如Dog、Cat、Chair等。

(2)大括號內(nèi)是類的說明部分，說明該類的數(shù)據(jù)成員或成員函數(shù)，末尾的分號不能省。關(guān)鍵字private、protected、public表征類中數(shù)據(jù)成員和函數(shù)的訪問權(quán)限。

(3)關(guān)鍵字public、private和protected在類體內(nèi)出現(xiàn)的先后順序無關(guān)，并且允許多次出現(xiàn)，用它們來說明類成員的訪問權(quán)限。缺省的訪問權(quán)限是私有的(private)。

(4)<成員函數(shù)的實現(xiàn)>是類定義中的實現(xiàn)部分，這部分包含所有在類體內(nèi)說明的函數(shù)的定義。如果一個成員函數(shù)在類體內(nèi)定義了，實現(xiàn)部分將不出現(xiàn)。

(5)如果所有的成員函數(shù)都在類體內(nèi)定義了，則實現(xiàn)部分可以省略。

3．類成員的訪問權(quán)限

1)公有類型(public)

公有類型允許對函數(shù)或者變量的訪問，它們是類與外部的接口，任何外部函數(shù)都可以訪問公有類型的數(shù)據(jù)成員或函數(shù)。

2)保護類型(protected)

保護類型的訪問級別比較嚴格，只有類、派生類的成員函數(shù)可以訪問。保護類型仿佛將函數(shù)或數(shù)據(jù)成員安放在一道安全的墻壁之后，只有那些特定的類才能打開它們。

3)私有類型(private)

私有類型給數(shù)據(jù)成員和函數(shù)最嚴密的保護，只有成員函數(shù)才能修改私有變量或執(zhí)行私有函數(shù)。通常類中聲明的數(shù)據(jù)和函數(shù)如果沒有特別指明，都視為私有類型。公有類型就像集成芯片的引腳和芯體，對外界是可見的；私有類型就像芯片中的電路，對外界是不可見的。

4．類的建立舉例

classStudent //說明這是一個名為Student的類

{

private:

intage; //成員變量

charsex; //成員變量

charname[20]; //成員變量

public:

voidregist(char*name,intage,charsex);//輸入個人信息成員函數(shù)

char*getname(); //得到姓名成員函數(shù)

intgetage(); //得到年齡成員函數(shù)

chargetsex(); //得到性別成員函數(shù)

voidshowme(); //顯示學(xué)生信息成員函數(shù)

};//類定義完畢過以上的語句就定義了一個名為Student的類，其屬性包括姓名、年齡、性別，成員函數(shù)包括輸入個人信息、得到姓名、得到年齡、得到性別、顯示學(xué)生信息。3.2.2對象

如果說類是抽象的，那么對象則是類的實例，也就是說對象總屬于某個已知的類。因此，在定義對象之前，一定要先定義好該對象所屬的類。

對對象的聲明可以在聲明類時直接定義對象，也可以在聲明類后再單獨聲明對象。

對象的聲明方法如下：

<類名稱><對象名稱>；

也可以定義指向類的指針：

<類名稱><*指針變量名>；

我們可以定義Student類的兩個對象，student1和student2，一個用對象名稱聲明，一個用指針變量聲明。

Studentstudent1,*student2;

對象聲明后就可以使用，通過對象可以訪問類中的公有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，訪問的方法為：

<對象名稱>.<成員>

如果使用指向類的指針方式，則訪問的方法為：

<指針變量名>→<成員>

或

<*指針變量名>.<成員>

在使用對象時，就可以調(diào)用類中的成員，比如：

student1.getname();

student2→showme();

(*student2).getsex();

注意：如果企圖執(zhí)行，則是錯誤的，因為name數(shù)據(jù)成員是private類型，對外界是不可見、不可訪問的。3.2.3構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)是類的兩個特殊的成員函數(shù)。

1．構(gòu)造函數(shù)

在創(chuàng)建了一個對象后，需要對該對象的數(shù)據(jù)成員進行初始化。VisualC++允許通過一個專門的函數(shù)——構(gòu)造函數(shù)來自動完成這些工作。如果沒有在類的定義中聲明它，編譯器也會生成一個空的構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)沒有返回值，甚至連void類型的返回值都沒有，如果企圖為構(gòu)造函數(shù)添加返回值，則會導(dǎo)致編譯器報錯。

構(gòu)造函數(shù)是由用戶定義的，它必須與類名同名，以便系統(tǒng)能識別它并把它作為構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)的特點如下：

(1)構(gòu)造函數(shù)是成員函數(shù)，函數(shù)體可寫在類體內(nèi)，也可寫在類體外。

(2)構(gòu)造函數(shù)是一個特殊的函數(shù)，該函數(shù)的名字與類名相同，一般聲明為public函數(shù)，無返回值，不指定類型，也不需要加void類型聲明。

(3)程序中不能直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，在創(chuàng)建對象時系統(tǒng)自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。

構(gòu)造函數(shù)的聲明格式為：

類名(形式參數(shù))

{

函數(shù)體；

}

2．析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)與構(gòu)造函數(shù)功能相反，當對象所在的函數(shù)已調(diào)用完畢，系統(tǒng)自動執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)，并將對象占用的資源釋放。

析構(gòu)函數(shù)的特點：

(1)析構(gòu)函數(shù)也是成員函數(shù)，函數(shù)體可寫在類體內(nèi)，也可以寫在類體外。

(2)析構(gòu)函數(shù)的名字同類名，并在前面加“～”字符，以與構(gòu)造函數(shù)區(qū)別。析構(gòu)函數(shù)不指定數(shù)據(jù)類型，并且也沒有參數(shù)。

(3)一個類中只可能定義一個析構(gòu)函數(shù)，不能重載。

(4)如果用戶沒有編寫析構(gòu)函數(shù)，編譯系統(tǒng)會自動生成一個缺省的析構(gòu)函數(shù)。析構(gòu)函數(shù)的聲明格式為：

類名()

{

函數(shù)體

}

例如，對類Student建立其構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的方法為：

classStudent//說明這是一個名為Student的類

{

private:

…

public:

…

Person()//構(gòu)造函數(shù)

{ cout<<"這是構(gòu)造函數(shù)"<<endl;

}

~Person()//析構(gòu)函數(shù)

{

cout<<"這是析構(gòu)函數(shù)"<<endl;

}

}; //類定義完畢

如果在主函數(shù)main()中聲明Student類的一個對象，則程序為：

voidmain() //主函數(shù)

{

Personp1;//聲明Person類的一個對象p1

…

}其運行結(jié)果會在一開始就自動執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)，出現(xiàn)“這是構(gòu)造函數(shù)”的輸出；當我們對對象使用完畢后，為了釋放系統(tǒng)資源，系統(tǒng)會自動調(diào)用類的析構(gòu)函數(shù)，出現(xiàn)“這是析構(gòu)函數(shù)”的輸出。3.2.4類的對象成員

當一個類中的數(shù)據(jù)成員是某一個類的一個對象時，就稱這種成員是新建類的子對象或者對象成員。

定義對象成員的方法為：

classX

{

類名1成員名1;

類名2成員名2;

類名n成員名n;

//其他成員

}；

這里X為新建類的類名，類名1、類名2、…、類名n，必須為已定義過的類。如要將前述建立的Student類作為Person類，其方法為：

classStudent //說明這是一個名為Student的類

{

private:

intage; //成員變量

charsex; //成員變量

charname[20]; //成員變量

public:

voidregist(char*name,intage,charsex);//輸入個人信息成員函數(shù)

char*getname(); //得到姓名成員函數(shù)

intgetage(); //得到年齡成員函數(shù)

chargetsex(); //得到性別成員函數(shù)

voidshowme();

//顯示學(xué)生信息成員函數(shù)

}; //類定義完畢

classPerson

{

private:

…

Students; //定義一個Student類的成員變量s，作為B的對象成員

public:

…

protected:

…

…

}3.2.5成員函數(shù)

如果說成員變量說明類具有哪些基本的屬性，那么成員函數(shù)可以認為是類具有的具體功能。好比貓類除了具有年齡、身高、性別這些基本的量化屬性外，還會“咪咪”叫，見了耗子就抓等行為功能屬性，這些都用成員函數(shù)來實現(xiàn)。

成員函數(shù)的基本格式為：

(類型)類名：：函數(shù)名(形式參數(shù))

{

函數(shù)體

}從基本格式中可以看出，除去“類名：：”部分，與一般的函數(shù)定義沒有差別。由于C++中允許同一個函數(shù)名出現(xiàn)在不同的類中，如eat()函數(shù)既可以出現(xiàn)在Dog類中，也可以出現(xiàn)在Cat類中。顯然不同的類eat()包含不同的內(nèi)容。為了將同名成員函數(shù)進行區(qū)別，引入符號“：：”，該符號叫做域運算符，它用來指定哪個函數(shù)屬于哪個類。

如：

voidCat::eat()或voidDog::eat()3.2.6*this指針

*this指針是一個指向當前被操作對象的特殊指針。每個成員函數(shù)都有一個this指針變量，在類的成員函數(shù)中*this指針代表當前對象。*this指針可以顯式使用也可以隱式使用。當定義一個類的對象時，該對象的成員均含有由系統(tǒng)自動生成的指向當前對象的this指針。

類中的成員函數(shù)可以直接訪問該類的其他成員，且同一個類的不同對象都共享同一組成員函數(shù)。當某個對象(設(shè)為A)調(diào)用其成員函數(shù)如MEM()時，如何保證MEM()(MEM()中有訪問其他成員的操作)所訪問的就是對象A的成員呢？這就要通過隱含的*this指針來確定。比如當對象A調(diào)用一個成員函數(shù)時，系統(tǒng)將自動為該函數(shù)指定一個隱含的參數(shù)，該參數(shù)是一個指向?qū)ο驛的指針，這個指針就是*this指針。在實現(xiàn)成員函數(shù)的過程中，當訪問該對象的成員時，系統(tǒng)將自動使用這個隱含的指針。*this指針只允許在成員函數(shù)內(nèi)使用，不允許修改指針的值，但可以改變指針所指向數(shù)據(jù)的值。成員函數(shù)訪問類中成員變量的格式可以寫成：

this->成員變量3.2.7類與對象建立舉例

【例3-1】

建立一個名為Point的點類，具有x，y兩個坐標成員變量，并有其構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)；再建立一個名為Rect的長方形類，有左上角和右下角兩個坐標成員變量，能計算長方形的寬度、長度和面積。在主函數(shù)中輸入正方形參數(shù)，驗證是否正確。

操作步驟如下：

(1)打開VisualC++6.0。選擇“文件/新建”命令。

(2)在彈出的“新建”對話框中，單擊“工程”選項卡，其下選擇“Win32ConsoleApplication”項，在右邊的“工程”框中輸入工程名“chap3_1”，選擇保存位置后單擊按鈕，如圖3-1所示。圖3-1“新建“對話框

(3)在隨后彈出的“Win32ConsoleApplication-Step1of1”對話框中，選中，單擊按鈕，如圖3-2所示。圖3-2“Win32ConsoleApplication-Step1of1”對話框

(4)隨后彈出“新建工程信息”對話框，單擊按鈕。

(5)在項目工作區(qū)中，單擊選項卡，這時發(fā)現(xiàn)展開的文件夾里沒有文件，如圖3-3所示。圖3-3“ClassView”選項卡

(6)選擇“文件/新建”命令，彈出“新建”對話框。

(7)單擊“文件”選項卡，選擇“C++SourceFile”選項，在右邊“文件”下編輯框中輸入“chap3_1”，為新添加的C++源文件命名，單擊“確定”按鈕。

(8)在右邊出現(xiàn)了用戶輸入代碼的編輯區(qū)，在其中輸入如下代碼：

#include"iostream.h"

classPoint //說明這是一個名為Point的類

{

public:

intx; //成員變量

inty; //成員變量

Point() //構(gòu)造函數(shù)

{

cout<<"這是Point構(gòu)造函數(shù)"<<endl;

}

～Point() //析構(gòu)函數(shù)

{

cout<<“這是Point析構(gòu)函數(shù)”<<endl;

}

};//類定義完畢

classRect //定義長方形類

{

public:

PointLefttop;

//建立類對象成員變量

PointRightbottom; //建立類對象成員變量

intgetlength()

//求長方形長成員函數(shù)

{ intlength;

length=Rightbottom.x-Lefttop.x;

returnlength;

}

intgetwide() //求長方形的寬成員函數(shù)

{

intwide;

wide=Rightbottom.y-Lefttop.y;

returnwide;

}

intsurface() //求長方形面積成員函數(shù)

{

return(Rightbottom.x-Lefttop.x)*(Rightbottom.y-Lefttop.y);

}

};voidmain()//主函數(shù)

{

Rectrect;

cout<<"請輸入左上角坐標"<<endl;

cin>>rect.Lefttop.x>>rect.Lefttop.y;

cout<<"請輸入右下角坐標"<<endl;

cin>>rect.Rightbottom.x>>rect.Rightbottom.y;

cout<<"長方形的長為："<<rect.getlength()<<endl;

cout<<"長方形的寬為："<<rect.getwide()<<endl;

cout<<"長方形的面積為："<<rect.surface()<<endl;

}

(9)其運行結(jié)果如圖3-4所示。圖3-4建立類與對象運行結(jié)果

3.3繼?承?與?派?生

3.3.1繼承與派生的概念

C++語言中的繼承是類和類之間一種特殊關(guān)系的表示，是基于已存在的類創(chuàng)建新類的方法。類的繼承性是C++語言與C語言之間的最大不同，是OOP的重要特點之一。

在解釋繼承的意義前，仍然采用前面貓類和狗類繼承于哺乳動物的例子說明與繼承有關(guān)的名詞。

基類(baseclass)：貓、狗類繼承于哺乳動物類，因此哺乳類就是貓、狗類的基類，也稱為父類。

派生類(derivedclass)：在貓、狗類的例子里，貓、狗類就是繼承于哺乳類的派生類，也稱為子類，如圖3-5所示。圖3-5哺乳動物類層次圖繼承的概念來自于分類與遺傳。

人類習(xí)慣利用分類來管理與了解現(xiàn)實世界里的對象。以生物分類為例：界、門、綱等這些分類等級中，低層次的分類都具備其高層次分類的特性。

另一個理解繼承的概念來自于遺傳，每個人的特征或多或少都來自于父母的遺傳，但每個人都不可能完全與父親或母親一模一樣，有著自己的特征。

因此，在OOP里繼承使得派生類具有基類的特性，同時又允許在派生類的聲明時增加自己的特性，或修改基類的特性。基類派生類的關(guān)系如圖3-6所示。圖3-6基類派生類的關(guān)系一個派生類既可以從一個基類派生也可以從多個基類派生。從一個基類派生稱為單繼承，從多個基類派生稱為多重繼承。

派生類的構(gòu)造如下：

class派生類名：訪問方式基類名1,訪問方式基類名2,…，訪問方式基類名n

{

派生類中的新成員

}；

其訪問方式可以為public(公有繼承)，protected(保護繼承)，private(私有繼承)任何一種，下面分別進行講解。

1．公有繼承

如果A類采用公有繼承方式繼承B類，A類將繼承B類的public成員與protected成員，且繼承后原成員函數(shù)的訪問級別不變。

2．保護繼承

如果A類采用保護繼承方式繼承B類，A類將繼承B類的public成員與protected成員，繼承后成員函數(shù)的訪問級別均為protected。

3．私有繼承

如果A類采用私有繼承方式繼承B類，A類將繼承B類的public成員與protected成員，繼承后成員函數(shù)的訪問級別均為private。如果沒有特別指明則為private方式。3.3.2繼承與派生的實例

【例3-2】建立一個名為Person的基類，其屬性包括年齡、性別、姓名和輸入信息及輸出信息成員函數(shù)；建立一個名為School的基類，其屬性包括專業(yè)、學(xué)院和輸入信息及輸出信息成員函數(shù)；再建立一個名為Student的繼承派生類，繼承Person類和School類，同時增加學(xué)號、成績輸入信息及輸出信息成員函數(shù)；輸入相關(guān)信息，顯示其屬性。

操作步驟如下：

(1)如例3-1，建立一個“Aemptyproject”。

(2)為例3-2增加一個“C++ResourceFile”，文件名為“chap3_2”。

(3)在工作區(qū)中輸入代碼：#include"iostream.h"

#include"string.h"

classPerson //說明這是一個名為Person的類

{

public:

intage; //年齡數(shù)據(jù)

charsex; //性別數(shù)據(jù)

charname[20]; //姓名數(shù)據(jù)

voidshowp()

{

cout<<name<<""<<age<<""<<sex<<"";

}

};//類定義完畢

classSchool//說明這是一個名為Company的類

{

public:

charcollege[30]; //學(xué)院數(shù)據(jù)

charmajor[20]; //專業(yè)數(shù)據(jù)

voidshowc() //顯示公司信息

{

cout<<college<<“”<<major<<“”;

}

};

classStudent:publicPerson,publicSchool//Student類繼承于Person類和School類

{

public:

intID; //Student自己特有的數(shù)據(jù)成員--學(xué)號

intscore; //Student自己特有的數(shù)據(jù)成員--成績

voidshows() //顯示學(xué)生信息

{

cout<<ID<<""<<score<<""<<endl;

}

};

voidmain()

{

Students1; cout<<"請輸入你的姓名"<<endl;

cin>>;

cout<<"請輸入你的年齡"<<endl;

cin>>s1.age;

cout<<"請輸入你的性別"<<endl;

cin>>s1.sex;

cout<<"請輸入你的學(xué)院"<<endl;

cin>>s1.college;

cout<<"請輸入你的專業(yè)"<<endl;

cin>>s1.major;

cout<<"請輸入你的學(xué)號"<<endl;

cin>>s1.ID;

cout<<"請輸入你的成績"<<endl;

cin>>s1.score;

s1.showp();

s1.showc();

s1.shows();

}

(4)按“Ctrl+F5”鍵運行程序，按照提示輸入姓名、年齡、性別、學(xué)院、專業(yè)、學(xué)號、成績，執(zhí)行結(jié)果如圖3-7所示。圖3-7派生類Student具有Person類和School類的共同屬性，也有自己的特性該例中，派生類Student派生于Person類和School類，屬于多重繼承，具有Person類和School類的共性，如圖3-8所示。圖3-8Student繼承層次結(jié)構(gòu)

Student信息既包含作為獨立人的個人信息，也包含所在學(xué)校的信息。從上圖中可以看出，采用繼承方式可以體現(xiàn)出問題本身的層次。

在輸入Student信息中，調(diào)用了其基類成員變量并為其進行賦值。如果沒有采用繼承的方式，Student類中將重復(fù)輸入個人信息和學(xué)校信息的指令，增加了工作量。由此，繼承的主要作用體現(xiàn)在提高編程效率上。

在Student信息中，還添加了其基類中沒有的成員——

ID和score。其作為自身特有的成員，單獨寫在Student類中。

此例中，繼承的方式為public公有繼承方式，派生類可以訪問基類的所有public成員。

3.4多態(tài)性

函數(shù)重載和運算符重載是簡單的一類多態(tài)性。重要的多態(tài)性是建立在虛函數(shù)的概念和方法基礎(chǔ)之上的，下面重點講解。

3.4.1函數(shù)重載

函數(shù)重載就是賦給同一個函數(shù)名多個含義，其特點有如下兩個：

(1)?C++中允許在相同的作用域內(nèi)以相同的名字定義幾個不同的函數(shù)，可以是成員函數(shù)也可以是非成員函數(shù)。

(2)定義重載函數(shù)要求函數(shù)的參數(shù)至少有一個類型不同，或者個數(shù)不同。重載函數(shù)的意義在于它可以用相同的名字訪問一組相互關(guān)聯(lián)的函數(shù)，由編譯程序來進行選擇，這將有助于解決程序復(fù)雜性問題。

函數(shù)的返回類型對確定重載函數(shù)沒有意義，因為在沒有確定一個函數(shù)要調(diào)用哪個重載函數(shù)之前，函數(shù)的返回類型也是不確定的。當然，如果確定調(diào)用某個重載函數(shù)，則函數(shù)調(diào)用表達式的類型也就被惟一地確定下來。

【例3-3】

建立一個類Reload，為output成員函數(shù)配置不同的輸入形式參數(shù)，實現(xiàn)函數(shù)重載。

操作步驟如下：

(1)建立一個名為“chap3_3”的“Aemptyproject”。

(2)增加一個“C++ResourceFile”，文件名為“chap3_3”。

(3)在工作區(qū)中輸入代碼：

#include"iostream.h"

classReload //定義Reload類

{

public:

voidoutput(inti) //定義帶一個整型形式參數(shù)的output函數(shù)

{

cout<<i<<endl;

}

voidoutput(doublef) //定義帶一個浮點型形式參數(shù)的output函數(shù)

{

cout<<f<<endl;

} voidoutput(char*s)

//定義帶一個字符形指針參數(shù)的output函數(shù)

{

cout<<s<<endl;

}

voidoutput(char*s,intn)//定義帶兩個形式參數(shù)的output函數(shù)

{

cout<<s<<""<<n<<endl;

}

};

voidmain()//主函數(shù)

{

Reloadr;//定義一個A類對象a

r.output(6);//調(diào)用形式參數(shù)為整型的output函數(shù)

r.output(56.9);//調(diào)用形式參數(shù)為浮點型的output函數(shù)

r.output(“helloworld”);//調(diào)用形式參數(shù)為字符指針型的output函數(shù)

r.output(“helloworld",10);//調(diào)用形式參數(shù)為兩個的output函數(shù)

}

(4)按“Ctrl+F5”鍵，運行程序，執(zhí)行結(jié)果如圖3-9所示。

在A類里定義了4個同名的成員函數(shù)output，前三個靠參數(shù)類型進行識別，而最后一個函數(shù)則依靠參數(shù)個數(shù)進行區(qū)別。圖3-9形式參數(shù)不同的函數(shù)重載運行結(jié)果需要注意的是，在類中不能進行下述形式的重載聲明：

classReload

{

public:voidoutput(char*s)

{

cout<<s<<endl;

}

voidoutput(char*s,intn=10)

{

cout<<s<<""<<n<<endl;

}

};如果使用“r.output(“Welcomeyou”);”，則會發(fā)生邏輯混亂，造成調(diào)用時的二義性，無法惟一確定調(diào)用的是哪個重載函數(shù)。因此，不會出現(xiàn)期望的輸出結(jié)果，編譯過程中會出現(xiàn)如下報錯信息：

這種缺省參數(shù)的形式應(yīng)避免。3.4.2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編

由于函數(shù)重載的存在，當程序中出現(xiàn)調(diào)用同名函數(shù)時，編譯器會根據(jù)函數(shù)的參數(shù)類型、個數(shù)決定調(diào)用哪一個同名函數(shù)的代碼。這種把一個函數(shù)的調(diào)用與適當?shù)暮瘮?shù)代碼聯(lián)系在一起的過程叫做聯(lián)編。

按照聯(lián)編所進行的階段不同，可分為兩種不同的聯(lián)編方法，即靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編。

1．靜態(tài)聯(lián)編

靜態(tài)聯(lián)編是在程序編譯階段確定一個函數(shù)調(diào)用與函數(shù)代碼間的對應(yīng)關(guān)系，這種對應(yīng)關(guān)系確定以后，在程序運行過程中就根據(jù)這個對應(yīng)關(guān)系去調(diào)用并執(zhí)行相關(guān)的函數(shù)代碼，并且這種對應(yīng)關(guān)系在程序運行過程中保持不變，下面我們先通過一個例子來看看靜態(tài)聯(lián)編的效果。

【例3-4】

建立一個基類Point，具備屬性包括X、Y坐標和求面積公式；再建立一個派生類Rectangle，具備屬性為長、寬、四個角的坐標及求面積計算公式，計算輸入坐標后矩形的面積。操作步驟如下：

(1)建立一個名為“chap3_4”的“Aemptyproject”。

(2)為例3-4增加一個“C++ResourceFile”，文件名為“chap3_4”。

(3)在工作區(qū)中輸入代碼：

#include"iostream.h"

#include"math.h"

classPoint//點類

{

private:

doublex,y;public:

Point(inti,intj)

{

x=i;

y=j;

}

doublearea()

{

return0.0;

}

};

classTriangle:publicPoint//基類為Point類的派生類?-?直角三角形類

{

private:

floatbottom,height;public:

Triangle(inti,intj,intk,intl,intm,intn);//構(gòu)造函數(shù)輸入直角三角形三點坐標

doublearea()

{

return0.5*bottom*height;

}

};

Triangle::Triangle(inti,intj,intk,intl,intm,intn):Point(i,j)//初始化Point參數(shù)并計算矩形寬、高

{

bottom=m-k;

height=l-j;

}voidfun(Point&s)

{

cout<<s.area()<<endl;

}

voidmain()

{

Triangletri(10,10,10,50,100,50);//初始化矩形參數(shù)

fun(tri);//調(diào)用函數(shù)fun求面積

}

(4)按“Ctrl+F5”鍵運行程序，執(zhí)行結(jié)果如圖3-10所示。圖3-10靜態(tài)聯(lián)編執(zhí)行結(jié)果為何結(jié)果不是期望的三角形面積？這是因為在fun()函數(shù)中，s所引用的對象執(zhí)行的area()操作被關(guān)聯(lián)到Point::area()的代碼上。在程序編譯階段，對s引用的對象所執(zhí)行的area()操作只能約束到Point類的函數(shù)上，因此輸出結(jié)果為0。

而我們期望的是fun()函數(shù)執(zhí)行后能得到三角形的面積，也就是說s引用的對象所執(zhí)行的area操作應(yīng)約束到Triangle類的area()函數(shù)上，這是靜態(tài)聯(lián)編無法實現(xiàn)的。

2．動態(tài)聯(lián)編

動態(tài)聯(lián)編在編譯階段不能決定執(zhí)行哪個同名的被調(diào)函數(shù)，只在程序運行過程中根據(jù)需要處理的對象類型來決定執(zhí)行哪個類的成員函數(shù)。

動態(tài)聯(lián)編實際上是進行動態(tài)識別。前面分析靜態(tài)聯(lián)編時，fun()函數(shù)中s的對象被約束到Point類上。我們期望的是，程序運行時能將s的對象約束到Rectangle類上?？梢?，同一個對象引用在不同階段被約定的類的對象是不同的。那么如何來確定是靜態(tài)聯(lián)編還是動態(tài)聯(lián)編呢？C++規(guī)定動態(tài)聯(lián)編是在虛函數(shù)支持下實現(xiàn)的。

通過上述分析可以看出，靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編也是屬于多態(tài)性的，是不同階段對不同實現(xiàn)進行不同的選擇。

3．虛函數(shù)

虛函數(shù)是動態(tài)聯(lián)編的基礎(chǔ)。虛函數(shù)是成員函數(shù)。虛函數(shù)的聲明方法為：

virtual<類型說明符><函數(shù)名>(<參數(shù)表>)

如果某類中的一個成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)，這意味著該成員函數(shù)在派生類中可能有不同的實現(xiàn)。

【例3-5】

建立一個名為Point的基類，有X、Y坐標屬性，并定義一個虛函數(shù)area()。再定義一個派生類Rectangle，其屬性包括四個角的坐標位置和求面積的成員函數(shù)area()，計算給定四個角坐標的矩形面積。操作步驟如下：

(1)建立一個名為“chap3_5”的“Aemptyproject”。

(2)為例3-5增加一個“C++ResourceFile”，文件名為“chap3_5”。

(3)在工作區(qū)中輸入代碼：

#include"iostream.h"

#include"math.h"

classPoint//點類

{

private:

doublex,y;

public:

Point(inti,intj)

{ x=i;

y=j;

}

virtualdoublearea()

{

return0.0;

}

};

classTriangle:publicPoint//基類為Point類的派生類?-?直角三角形類

{

private:

floatbottom,height;

public:

Triangle(inti,intj,intk,intl,intm,intn);//構(gòu)造函數(shù)輸入直角三角形三點坐標 doublearea()

{

return0.5*bottom*height;

}

};

Triangle::Triangle(inti,intj,intk,intl,intm,intn):Point(i,j)//初始化Point參數(shù)并計算矩形寬、高

{

bottom=m-k;

height=l-j;

}

voidfun(Point&s)

{

cout<<s.area()<<endl;

}

voidmain()

{

Triangletri(10,10,10,50,100,50);//初始化矩形參數(shù)

fun(tri);//調(diào)用函數(shù)fun求面積

}

(4)按“Ctrl+F5”鍵運行程序，執(zhí)行結(jié)果如圖3-11所示。圖3-11給定四個角坐標下矩形面積試比較chap3_5與chap3_4代碼有何不同？可以看到，chap3_5中Point類成員函數(shù)area()前添加了virtual關(guān)鍵字。在此例中，Point中area()函數(shù)被聲明為虛函數(shù)。在程序運行時，s被動態(tài)聯(lián)編，被約束為Triangle類中的area()函數(shù)。通過這個例子可以看到，派生類中對基類的虛函數(shù)進行替換時，要求派生類中說明的虛函數(shù)與基類中的被替換的虛函數(shù)滿足如下條件：

(1)與基類的虛函數(shù)有相同的參數(shù)個數(shù)。

(2)其參數(shù)的類型與基類的虛函數(shù)的對應(yīng)參數(shù)類型相同。

3.5類、繼承與派生、多態(tài)性綜合實例

【例3-6】計算圖形面積。給出4種簡單的幾何圖形，求出其面積。

計算公式：

三角形(Triangle)面積公式：底×高÷2

矩形(Rectangle)面積公式：長×寬

圓(Circle)面積公式：π×半徑×半徑

梯形(Trapeziod)面積公式：(上底＋下底)×高÷2

操作步驟如下：

(1)建立一個名為“chap3_6”的“Aemptyproject”。

(2)為例3-6增加一個“C++ResourceFile”，文件名為“chap3_6”。(3)在工作區(qū)中輸入代碼：

#include"iostream.h"

#include"string.h"

classShape//定義基類

{

public:

virtualchar*n()

{

return0;

}

virtualdoublearea()

{

return0.0;

}

};classTriangle:publicShape//三角形類繼承于Shape類

{

private:

doublebottom;

doubleheight;

charname[20];

public:

Triangle(doubleb,doubleh)//構(gòu)造函數(shù)

{

bottom=b;//底

height=h;//高

}

char*n()

{ strcpy(name,"三角形");

returnname;

}

doublearea()//計算面積

{

returnbottom*height*0.5;

}

};

classRectangle:publicShape

//Rectangle類繼承于Shape類

{

private:

doubleheight;

//高

doublewide;

//寬

charname[20];

public: Rectangle(doubleh,doublew)//構(gòu)造函數(shù)

{

height=h;

wide=w;

}

doublearea()//計算面積

{

returnheight*wide;

}

char*n()

{

strcpy(name,“矩形”);

returnname;

}

};classCircle:publicShape//圓形類繼承于Shape類

{

private:

doubleradius;//半徑

charname[20];

public:

Circle(doubler)//構(gòu)造函數(shù)

{

radius=r;

}

doublearea()//計算面積

{

return3.14*radius*radius;

}

char*n()

{

strcpy(name,"圓形");

returnname;

}

};

classTrapeziod:publicShape//梯形類繼承于Shape類

{