初級C++3繼承、多態、異常、命名空間

面向對象特色：抽象 封裝 繼承 多態

可重用型 software reusability

繼承 inheritance

做用：在一個已存在的類的基礎上創建一個新的類

已存在的類：父類 father class  基類 base class

           新類：子類 son class    派生類 derived class

 單繼承 single inheritance：一個派生類只從一個基類派生  樹結構

多重繼承 multiple inheritance：一個派生類有兩個或以上基類  圖結構

派生類是基類的具體化

基類是派生類的抽象

派生類的聲明方式：

class 派生類名：[繼承方式] 基類名

{派生類新增長的成員}；

繼承方式：

    |--public  公用的

    |--private    私有的（默認）

    |--protected  受保護的

派生類的構成：

    |--從基類繼承過來的成員  共性

    |--本身增長的成員     個性

構造派生類的3個步驟：

一、從基類接受成員（不包括構造函數和析構函數） 謹慎定義基類，由於會形成冗餘

二、調整從基類接受的成員（公用變私有，重載）

三、增長派生類的個性成員，定義構造函數和析構函數

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基類中的成員  公用派生類  私有派生類  保護派生類

    私有成員     不可訪問      不可訪問      不可訪問

    公用成員     公用              私有             保護

    保護成員     保護              私有            保護

派生類中的成員有4種訪問屬性

派生類的成員   派生類中  派生類外部  下層派生類

    公用成員        1                 1                1

  受保護成員       1                0                1

    私有成員        1                 0                0

不可訪問成員     0                 0                0

私有繼承和保護繼承不經常使用

實際中經常使用的是公用繼承

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派生類的構造函數

派生類不能繼承基類的構造函數和析構函數

在執行派生類的構造函數時，調用基類的構造函數

簡單派生類的構造函數

派生類構造函數名（總參數列表）：基類構造函數名（參數列表）  //相似於函數初始化列表

{ 派生類中新增數據成員初始化語句 }

先調用基類構造函數，再執行派生類構造函數

先執行派生類析構函數，再執行基類析構函數

有子對象 subobject 的派生類的構造函數

派生類構造函數名（總參數列表）：基類構造函數名（參數列表），子對象名（參數列表）

{ 派生類中新增數據成員初始化語句 }

順序：

調用基類構造函數

調用子對象構造函數

執行派生類自己構造函數

對於多層派生的構造函數，只需寫出其上一層派生類/直接基類的構造函數便可

析構函數

先執行派生類本身的析構函數

再執行子對象的析構函數

最後執行基類的析構函數

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多重繼承 multiple inheritance

容許一個派生類同時繼承多個基類

多重繼承派生類的構造函數

派生類構造函數名（總參數列表）：基類1構造函數（參數列表），基類2構造函數（參數列表），基類3構造函數（參數列表）

{ 派生類中新增數據成員初始化語句 }

調用基類構造函數的順序與聲明順序相同

多重繼承引發的二義性 ambiguous

解決方法 在訪問時加 基類名::變量/函數

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虛基類 virtual base class

A派生B C

D多繼承B C

虛基類讓D只保存一份A的數據

在繼承間接共同基類時，只保留一份成員

class A

{};

class B:virtual public A

{};

class C:virtual public A

{};

class D:public B, public A

{};

虛基類不是在聲明基類時聲明的，而是在聲明派生類時，指定繼承方式時聲明的

    class 派生類名：virtual 繼承方式 基類名

爲保證虛基類在派生類中只繼承一次，應當在該基類的全部直接派生類中聲明爲虛基類。不然仍然會出現對基類的屢次繼承。

D的構造函數：D():A(),B(),C()

在最後的派生類中，負責對虛基類 直接基類的初始化

編譯系統只執行最後的派生類對虛基類的構造函數的調用，保證了虛基類的數據成員不會被屢次初始化

使用多重繼承要十分當心二義性問題。

不提倡在程序中使用多重啓程，能用單繼承就不用多重繼承。

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基類與派生類的轉換

只有公用派生類纔是基類真正的子類型，它完整地繼承了基類的功能。

不一樣類型數據之間的自動轉換和賦值，稱爲賦值兼容

基類與派生類對象之間有賦值兼容關係

一、派生類對象能夠向基類對象賦值；

二、派生類對象能夠向基類對象的引用進行賦值或初始化；//此引用對應派生類中基類的部分

三、若是函數的參數是基類對象或基類對象的引用，相應的實參能夠用子類對象；

四、指向基類對象的指針能夠指向派生類對象。

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組合 composition

在一個類中以另外一個類的對象做爲數據成員 has a   繼承 is a

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繼承在軟件開發中的重要意義

縮短軟件開發過程的關鍵是  軟件重用

典型例子：類庫

對類庫中類的聲明通常放在頭文件中

類的實現（函數的定義部分）單獨編譯，以代碼形式存放在系統某一目錄下

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多態性與虛函數

多態性 polymorphism

一個事物有多種形態

向不一樣的對象發送同一個消息，不一樣的對象在接受時會產生不一樣的行爲

從系統實現角度分類：

    |--靜態多態性 編譯時多態 函數重載

    |--動態多態性 運行時多態 虛函數 virtual function

虛函數的做用是容許在派生類中從新定義與基類同名的函數，

而且能夠經過基類指針或引用來訪問基類和派生類中的同名函數。

經過指向基類的指針，指向基類或不一樣的派生類對象，能夠調用各自的虛函數

virtual關鍵字

一、在基類中用virtual聲明成員函數爲虛函數，在類外定義虛函數時，沒必要再加virtual；

二、當一個成員函數被聲明爲虛函數後，其派生類中的同名函數都自動稱爲虛函數

   建議在派生類的虛函數前加virtual

三、虛函數與指向基類對象的指針變量配合使用

函數重載：橫向  首部不一樣（參數不一樣）

    虛函數：縱向  首部相同

編譯系統要根據已有的信息，對同名函數的調用作出判斷。

肯定調用的具體對象的過程稱爲關聯（binding）

把一個函數名與一個類對象捆綁在一塊兒，創建關聯

把一個標識符和一個存儲地址聯繫起來

靜態關聯 static binding  

在編譯時便可肯定其調用的虛函數屬於哪一類

函數重載屬於靜態關聯  studl.diaplay() gradl.display()均屬於靜態關聯

運行前關聯 早期關聯 early binding

動態關聯 dynamic binding

在運行階段把虛函數和類對象binding在一塊兒

這種多態性是動態的多態性，運行階段的多態性

運行階段關聯 滯後關聯 late binding

說明：

使用虛函數，系統要有必定的空間開銷

當一個類帶有虛函數時，編譯系統會爲該類構造一個虛函數表（virtual function table）

它是一個指針數組，存放每一個虛函數的入口地址

系統在進行動態關聯時的時間開銷是不多的，所以多態是高效的。

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若是析構函數未聲明爲虛函數

在撤銷動態存儲空間時，僅能調用基類的析構函數。

建議將基類的析構函數聲明爲虛函數

保證在撤銷動態存儲空間時能獲得正確處理。

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純虛函數與抽象類

純虛函數 pure virtual function  

在聲明虛函數時被「初始化」爲0的函數

通常形式：

virtual 函數類型 函數名（參數列表）=0；

注意：

一、純虛函數沒有函數體

二、最後面的「=0」僅起形式上的做用，告訴編譯系統「這是純虛函數」

三、聲明語句加分號

抽象類 abstract class

不用來定義對象而只做爲一種基本類型用做繼承的類  

因爲它用做基類，一般稱爲抽象基類 abstract base class

凡是包含純虛函數的類都是抽象類

由於虛函數不能被調用，因此沒法創建對象

抽象類的做用是做爲一個類族的共同基類，爲一個類族提供一個公共接口。

能夠創建對象的類稱爲具體類 concrete class

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異常處理

程序中兩大類錯誤：

    |--編譯錯誤/語法錯誤

    |--運行錯誤

        |--除0

        |--內存不足

        |--沒法打開文件

        |--數據類型出錯

在設計程序時，應當事先分析程序運行時可能出現的各類意外狀況，並分別制定相應的處理方法，這就是程序的異常處理的任務

若是在執行一個函數過程當中出現異常，能夠不在本函數中當即處理，而是發出一個信息傳給它的上一級（調用它的函數）

它的上級捕捉到這個信息後進行處理，若是處理不了，繼續向上級拋，、

若是最高一級也沒法處理，終止程序。

異常處理機制的3個部分：

try 檢查

catch 捕捉

throw 拋出 

throw拋出什麼樣的數據由程序設計者自定，能夠是任何類型的數據（包括自定義類型的數據，如類對象，結構體）

說明：

一、被檢測的語句必須放在try塊中，不然不起做用

二、try塊和catch塊做爲一個總體出現，能夠有try無catch

三、try catch 後必須跟{}

四、只能有一個try，能夠有多個catch

五、catch後面的圓括號中，通常只寫異常信息的類型名

        catch(double)

        catch(double d) //能夠利用throw傳遞過來的具體值

六、catch(...) 捕捉任何類型的異常信息

七、throw；此語句表明：我不處理這個異常，請上級處理

九、若是throw拋出的異常信息找不到與之匹配的catch塊，那麼系統就會調用一個系統函數terminate，使程序終止運行

在函數聲明中進行異常狀況的指定

double triangle(double, double, doubl); //可拋任何類型的異常

double triangle(double, double, double) throw(double); //可拋double型異常

double triangle(double, double, double) throw(double, int, char, float); //可拋double int char float類型的異常

double triangle(double, double, double) throw(); //不能拋出異常

在異常處理中處理析構函數

C++的異常處理機制會在throw拋出異常信息被catch捕獲時，對有關的局部對象進行析構

析構對象的順序與構造的順序相反

而後執行與異常信息匹配的catch塊中的語句

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命名空間

命名空間是能夠由用戶命名的做用域，用來處理程序中常見的同名衝突

所謂命名空間，實際上就是一個由程序設計者命名的內存區域。

程序設計者能夠根據須要指定一些有名字的空間域，把一些全局實體分別放在各個命名空間中，從而與其餘全局實體分隔開來。

namespace ns    //namespace 關鍵字

{

    int a;

    double b; //a b 稱爲命名空間成員 namespace member

}

ns::a

ns::b  //命名空間限定 qualified  被限定名 qualified name

命名空間的做用相似於目錄與文件的關係

命名空間的做用是創建一些相互分隔的做用域，把一些全局實體分割開來，以避免產生名字衝突。

全局變量在全局命名空間，獨立於全部有名的命名空間以外，它不須要用namespace聲明，由系統隱式聲明，存在於每一個程序之中。

命名空間能夠包括：

    變量（能夠帶有初始化）

    常量

    函數（定義或者聲明）

    結構體

    類

    模板

    命名空間（嵌套命名空間）

使用命名空間成員的方法

一、命名空間名::命名空間成員名

二、使用命名空間別名

    namespace 別名 = 命名空間名；

三、using 命名空間成員名

   using std::cout;

四、using namespace 命名空間名

   using namespace std;

無名的命名空間

file

namespace

{

    void fun()

    {...}

}

fun();

在無名的命名空間中的東西只在本文件的做用域中有效。C++

對全局變量用static聲明使其只在本文件有效。C

標準命名空間 std

存放標準庫的有關內容的命名空間

C++庫的全部標識符都是在一個名爲std的命名空間中定義的

或者說

標準頭文件中函數、類、對象、類模板是在命名空間std中定義的

C傳統方法                C++新方法

#include<stdio.h>        #include<cstdio>

#include<math.h>         #include<cmath>

#include<string.h>       #include<cstring>

                                         using namespace std;

無需命名空間             須要命名空間