菱形继承
概念
菱形继承又称为钻石继承，由公共基类派生出多个中间子类，又由中间子类共同派生出汇聚子类。汇聚子类会得到中间子类从公共基类继承下来的多份成员
格式
A --------公共基类
/ \
B C ------- 中间子类
\ /
D --------汇聚子类
存在的问题
汇聚子类会得到中间子类从公共基类继承下来的多份成员，造成空间浪费，这是完全没有必要的，而且还会对公共基类的成员多次初始化或释放
解决办法
采取虚继承
代码示例
#include <iostream>
using namespace std;
//封装公共基类 家具 类
class Jiaju
{
private:
string color;
public:
//无参构造
Jiaju() {cout << "家具的无参构造函数" << endl;}
//有参构造
Jiaju(string n):color(n)
{
cout << "家具的有参构造函数" << endl;
}
};
//中间子类
//封装 沙发的类
class Sofa:public Jiaju
{
private:
string sitting;
public:
//无参构造
Sofa() {cout << "沙发的无参构造" << endl;}
//有参构造函数
Sofa(string s,string c):Jiaju(c),sitting(s)
{
cout << "沙发的有参构造" << endl;
}
void display()
{
cout << sitting << endl;
}
};
//中间子类
//封装 床 类
class Bed:public Jiaju
{
private:
string sleep;
public:
//无参
Bed() {cout << "床的无参构造" << endl;}
//有参
Bed(string s,string c):Jiaju(c),sleep(s)
{
cout << "床的有参构造" << endl;
}
void display()
{
cout << sleep << endl;
}
};
//汇聚子类
//封装 沙发床类 继承于沙发 和 床
class Sofa_Bed:public Bed,public Sofa
{
private:
int w;
public:
//
Sofa_Bed(){cout << "沙发床的无参构造" << endl;}
//有参构造
Sofa_Bed(string sit, string s, int w,string c):Bed(s,c),Sofa(sit,c),w(w)
{
cout << "沙发床的有参构造" << endl;
}
};
int main()
{
// Sofa_Bed s;
Sofa_Bed s1("可坐","可躺",123,"pink");
return 0;
}
虚继承
作用
可以让汇聚子类只保留一份，中间子类从公共基类继承下来的成员
格式
在中间子类的继承方式前 加上 关键字virtual
class 类名 : virtual 继承方式 类名 //中间子类
{
中间子类的拓展;
};
注意
- 中间子类虚继承公共基类后，汇聚子类的初始化列表，先调用中间子类的有参构造函数，中间子类再调用公共基类的有参构造函数；虚继承之后，只保留一份中间子类从公共基类继承下来的有参构造函数，意味着不知道调用哪一个中间子类继承下来的公共基类的构造函数，这样就会默认调用公共基类的无参构造函数
- 如果汇聚子类想要对公共基类的数据成员初始化，需要显性调用公共基类的构造函数
代码示例
#include <iostream>
using namespace std;
//封装公共基类 家具 类
class Jiaju
{
private:
string color;
public:
//无参构造
Jiaju() {cout << "家具的无参构造函数" << endl;}
//有参构造
Jiaju(string n):color(n)
{
cout << "家具的有参构造函数" << endl;
}
};
//中间子类
//封装 沙发的类
class Sofa:virtual public Jiaju //中间子类虚继承公共基类
{
private:
string sitting;
public:
//无参构造
Sofa() {cout << "沙发的无参构造" << endl;}
//有参构造函数
Sofa(string s,string c):Jiaju(c),sitting(s)
{
cout << "沙发的有参构造" << endl;
}
void display()
{
cout << sitting << endl;
}
};
//中间子类
//封装 床 类
class Bed:virtual public Jiaju //中间子类虚继承公共基类
{
private:
string sleep;
public:
//无参
Bed() {cout << "床的无参构造" << endl;}
//有参
Bed(string s,string c):Jiaju(c),sleep(s)
{
cout << "床的有参构造" << endl;
}
void display()
{
cout << sleep << endl;
}
};
//汇聚子类
//封装 沙发床类 继承于沙发 和 床
class Sofa_Bed:public Bed,public Sofa
{
private:
int w;
public:
//
Sofa_Bed(){cout << "沙发床的无参构造" << endl;}
//有参构造
Sofa_Bed(string sit, string s, int w,string c):Jiaju(c),Bed(s,c),Sofa(sit,c),w(w) //需要在汇聚子类中显性调用公共基类的有参构造函数
{
cout << "沙发床的有参构造" << endl;
}
};
int main()
{
// Sofa_Bed s;
Sofa_Bed s1("可坐","可躺",123,"pink");
return 0;
}
多态
类的三大属性：封装、继承、多态
静态多态(函数重载)、动态多态(运行时)
- 多态：一种形式的多种状态（多态就像一个人，可以有很多角色或者行为，取决于不同情境）
- 父类的指针或引用，指向或初始化子类对象，调用子类对父类重写的函数，进而展开子类的功能
函数重写
- 必须有继承关系
- 子类和父类有同名同类型的函数
- 父类中的该函数必须是虚函数
虚函数
- 在函数前加上virtual---->该函数是虚函数
- 虚函数满足虚继承，也就是说父类中该函数时虚函数，继承到子类中，该函数依旧是虚函数，如果子类再被继承，"孙类"中该函数还是虚函数
代码示例
#include <iostream>
using namespace std;
// 封装 周 这个类
class Zhou
{
private:
string name;
int age;
public:
//无参构造
Zhou() {}
//有参构造函数
Zhou(string n, int a):name(n),age(a)
{}
//
virtual void speek() //表示该函数是虚函数
{
cout << "阿巴阿巴。。" << endl;
}
};
//封装 周老师 类，继承于周类
class Teacher:public Zhou
{
private:
int id;
public:
//无参构造
Teacher() {}
//有参构造
Teacher(string n, int a, int d):Zhou(n,a),id(d)
{}
//
void speek()
{
cout << "看我，上多态，认真听讲" << endl;
}
};
//封装 游戏玩家 类 继承于Zhou类
class Player:public Zhou
{
private:
string game;
public:
//。。
Player() {}
//有参构造
Player(string name, int age, string g):Zhou(name,age),game(g)
{}
//
void speek()
{
cout << "稳住，我们能赢" << endl;
}
};
int main()
{
Teacher t("zhangsan",34,1001);
Zhou *p; //父类的指针
p = &t; //父类的指针，指向子类对象 相当于承当老师这个角色
p->speek(); // 上课
Player g("lisi",45,"王者");
p = &g; //此时是游戏玩家这个角色
p->speek();
return 0;
}
赋值兼容规则
父类的指针或引用，指向或初始化子类的对象
多态中函数重写的原理
- 类中有虚函数时，类中就会有一个虚指针，虚指针也满足继承
- 虚指针在类的最前面，虚指针指向了一个虚函数表，虚函数表里记录了虚函数，包括子类对父类重写的函数
- 虚指针和虚函数表是实现多态的重要机制
虚机构函数
虚析构函数用来解决父类指针指向子类时，父类指针释放，导致子类自拓展的空间没有得到释放
格式
virtual 析构函数
{}
代码示例
#include <iostream>
using namespace std;
//封装 人 类
class Person
{
private:
string name;
public:
//
Person() {}
//有参构造函数
Person(string n):name(n)
{
}
virtual ~Person() //虚析构函数 满足继承
{
cout << "Person::析构函数" << endl;
}
};
//封装 学生 继承于人
class Stu:public Person
{
private:
int id;
public:
//
Stu(){}
//有参构造
Stu(string n , int i):Person(n),id(i)
{}
~Stu()
{
cout << "Stu::析构函数" << endl;
}
};
int main()
{
Person *p = new Stu("张三",1001);
delete p; //如果没有虚析构函数，进行释放p是，子类自己拓展的空间就没有释放--内存泄漏
return 0;
}
纯虚函数
当父类中虚函数被子类用来重写，且没有定义的意义，这个时候，一般把父类中的虚函数设置成纯虚函数
格式
virtual 函数返回值类型 函数名(形参列表) = 0; //纯虚函数
抽象类
抽象类一般是用来被继承的，它不能实例化出具体的一个对象，抽象类中至少有一个纯虚函数
如果子类没有对父类的纯虚函数重写，那么子类也是抽象类，不能实例化对象
#include <iostream>
using namespace std;
//..
class A //抽象类
{
private:
int a;
public:
A() {}
virtual void show() = 0; //纯虚函数
};
class B:public A
{
public:
B() {}
void show() //如果子类没有对父类的纯虚函数重写，那么子类也是抽象类，不能实例化一个对象
{}
};
int main()
{
B b;
return 0;
}
模板
- 模板是一个通用的摸具。大大提高了代码的复用性
- C++的另外一个编程思想—>泛式编程：主要利用的技术就是模板
- C++的两个重要模板机制：函数模板和类模板
模板特点
- 模板不能直接使用，只是一个框架
- 模板不是万能的
函数模板
作用
建立一个通用的函数，其返回值类型或者形参类型不具体制定，用一个虚拟的类型来代替
格式
template <typename T>
函数的声明或定义
template ----->表示开始创建模板
typename -->表明后面的符号是数据类型，typename 也可以用class代替
T ----->表示数据类型，可以其他符号代替
代码示例
#include <iostream>
using namespace std;
//创建函数模板
template <typename T>
void fun(T &a, T &b)
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//void fun(int &a, int &b)
//{
// int temp;
// temp = a;
// a = b;
// b = temp;
//}
//void fun(double &a, double &b)
//{
// double temp;
// temp = a;
// a = b;
// b = temp;
//}
//void fun(char &a, char &b)
//{
// char temp;
// temp = a;
// a = b;
// b = temp;
//}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
fun(a,b);
cout << a << " " << b << endl;
double c = 1.3, d = 1.4;
fun(c, d);
cout << c << " " << d << endl;
return 0;
}
练习
以下是一个简单的比喻，将多态概念与生活中的实际情况相联系：
比喻：动物园的讲解员和动物表演
想象一下你去了一家动物园，看到了许多不同种类的动物，如狮子、大象、猴子等。现在，动物园里有一位讲解员，他会为每种动物表演做简单的介绍。
在这个场景中，我们可以将动物比作是不同的类，而每种动物表演则是类中的函数。而讲解员则是一个基类，他可以根据每种动物的特点和表演，进行相应的介绍。
具体过程如下：
定义一个基类 Animal，其中有一个虚函数 perform()，用于在子类中实现不同的表演行为。
#include <iostream>
using namespace std;
//定义一个基类
class Animal
{
public:
void virtual perform() = 0;
};
class Lion:public Animal
{
public:
void perform()
{
cout << "狮子表演" << endl;
}
};
class Elephant:public Animal
{
public:
void perform()
{
cout << "大象表演" << endl;
}
};
class Monkey:public Animal
{
public:
void perform()
{
cout << "猴子表演" << endl;
}
};
int main()
{
Animal *p = new Monkey;
p->perform();
return 0;
}
2.用函数模板实现不同数据类型的交换功能。
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
void fun(T &a,T &b)
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
int a = 10,b = 99;
fun(a,b);
cout << a << b << endl;
double c = 9.9,d = 1.11;
fun(c,d);
cout << c << d << endl;
return 0;
}
