C++继承机制深度解析

### C++ 继承机制深度解析 #### 1. 员工数据管理与抽象基类 在处理员工数据时，我们会遇到不同类型的员工，如经理、科学家和普通劳工。以下是输入员工数据的示例： ```plaintext Enter golf club dues: 1000000 Enter data on manager 2 Enter last name: Bradley Enter number: 124 Enter title: Vice - President Enter golf club dues: 500000 Enter data for scientist 1 Enter last name: Hauptman - Frenglish Enter number: 234234 Enter number of pubs: 999 Enter data for laborer 1 Enter last name: Jones Enter number: 6546544 ``` 程序会将这些数据回放显示： ```plaintext Data on manager 1 Name: Wainsworth Number: 10 Title: President Golf club dues: 1000000 Data on manager 2 Name: Bradley Number: 124 Title: Vice - President Golf club dues: 500000 Data on scientist 1 Name: Hauptman - Frenglish Number: 234234 Number of publications: 999 Data on laborer 1 Name: Jones Number: 6546544 ``` 更复杂的程序会使用数组或其他容器来管理大量员工对象。 这里引入了“抽象”基类的概念。以员工类（`employee`）为例，我们并不直接定义该基类的对象，它仅作为其他类派生的基础。劳工类（`laborer`）与员工类操作相同，虽看似多余，但将其作为独立类强调了所有类都源自员工类。而且，若未来要修改劳工类，无需更改员工类的声明。仅用于派生其他类的类，有时被宽泛地称为抽象类，即不会创建该类的实际实例（对象）。 在基类和派生类中都没有构造函数，编译器遇到类似 `manager m1, m2;` 的定义时，会自动使用默认构造函数创建对象，先调用经理类的默认构造函数，再调用员工类的默认构造函数。员工类中的 `getdata()` 和 `putdata()` 函数用于接收用户输入的姓名和编号，并显示这些信息。经理类和科学家类中的同名函数会使用员工类的函数，同时完成自身的特定任务。例如，经理类的 `getdata()` 函数会询问用户职位和高尔夫俱乐部会费，`putdata()` 函数则显示这些值；科学家类的这些函数用于处理发表文章的数量。 #### 2. 继承与图形形状 在之前的 `CIRCLES` 程序中，我们看到了用类表示屏幕上可显示的图形圆。实际上，除了圆，还有正方形、三角形等其他形状。“形状种类”暗示了“形状”与具体形状（如圆和正方形）之间的继承关系。利用这种关系，我们可以编写更健壮、更易理解的程序。 下面创建一个形状类（`shape`）作为基类，派生出圆类（`circle`）、矩形类（`rect`）和三角形类（`tria`）。以下是 `MULTSHAP` 程序的代码： ```cpp // multshap.cpp // balls, rects, and polygons #include "msoftcon.h" //for graphics functions //////////////////////////////////////////////////////////////// class shape //base class { protected: int xCo, yCo; //coordinates of shape color fillcolor; //color fstyle fillstyle; //fill pattern public: //no - arg constructor shape() : xCo(0), yCo(0), fillcolor(cWHITE), fillstyle(SOLID_FILL) { } //4 - arg constructor shape(int x, int y, color fc, fstyle fs) : xCo(x), yCo(y), fillcolor(fc), fillstyle(fs) { } void draw() const //set color and fill style { set_color(fillcolor); set_fill_style(fillstyle); } }; //////////////////////////////////////////////////////////////// class circle : public shape { private: int radius; //(xCo, yCo) is center public: circle() : shape() //no - arg constr { } //5 - arg constructor circle(int x, int y, int r, color fc, fstyle fs) : shape(x, y, fc, fs), radius(r) { } void draw() const //draw the circle { shape::draw(); draw_circle(xCo, yCo, radius); } }; //////////////////////////////////////////////////////////////// class rect : public shape { private: int width, height; //(xCo, yCo) is upper - left corner public: rect() : shape(), height(0), width(0) //no - arg ctor { } //6 - arg ctor rect(int x, int y, int h, int w, color fc, fstyle fs) : shape(x, y, fc, fs), height(h), width(w) { } void draw() const //draw the rectangle { shape::draw(); draw_rectangle(xCo, yCo, xCo + width, yCo + height); set_color(cWHITE); //draw diagonal draw_line(xCo, yCo, xCo + width, yCo + height); } }; //////////////////////////////////////////////////////////////// class tria : public shape { private: int height; //(xCo, yCo) is tip of pyramid public: tria() : shape(), height(0) //no - arg constructor { } //5 - arg constructor tria(int x, int y, int h, color fc, fstyle fs) : shape(x, y, fc, fs), height(h) { } void draw() const //draw the triangle { shape::draw(); draw_pyramid(xCo, yCo, height); } }; //////////////////////////////////////////////////////////////// int main() { init_graphics(); //initialize graphics system circle cir(40, 12, 5, cBLUE, X_FILL); //create circle rect rec(12, 7, 10, 15, cRED, SOLID_FILL); //create rectangle tria tri(60, 7, 11, cGREEN, MEDIUM_FILL); //create triangle cir.draw(); //draw all shapes rec.draw(); tri.draw(); set_cursor_pos(1, 25); //lower - left corner return 0; } ``` 该程序运行后会生成三种不同的形状：蓝色的圆、红色的矩形和绿色的三角形。形状类包含所有形状共有的特征，如位置、颜色和填充模式。各个具体形状类有更特定的属性，如圆有半径，矩形有高度和宽度。形状类的 `draw()` 函数处理所有形状的通用任务：设置颜色和填充模式。圆、矩形和三角形类中的重载 `draw()` 函数在确定颜色和模式后，负责绘制各自的形状。形状类是抽象类的一个例子，因为实例化该类的对象没有实际意义，只有具体形状才能显示自身。 #### 3. 公共继承与私有继承 C++ 提供了多种方式来微调对类成员的访问。派生类的声明方式就是一种访问控制机制。之前的例子使用的是公共派生类，如 `class manager : public employee`。这里的 `public` 关键字表示派生类的对象可以访问基类的公共成员函数，而替代方案是 `private` 关键字。使用 `private` 关键字时，派生类的对象无法访问基类的公共成员函数。由于对象永远无法访问类的私有或受保护成员，所以基类的任何成员都不能被派生类的对象访问。 以下是一个展示不同访问组合的示例程序 `PUBPRIV`： ```cpp // pubpriv.cpp // tests publicly - and privately - derived classes #include <iostream> using namespace std; //////////////////////////////////////////////////////////////// class A //base class { private: int privdataA; //(functions have the same access protected: //rules as the data shown here) int protdataA; public: int pubdataA; }; //////////////////////////////////////////////////////////////// class B : public A //publicly - derived class { public: void funct() { int a; a = privdataA; //error: no ```