面向对象程序设计基于三个基本概念:数据抽象、继承和动态绑定。
继承和动态绑定对程序的编写有两方面影响:一是我们可以更容易地定义与其他类似但不完全相同的新类:二是在使用这些彼此相类似的类编写程序时,我们可以在一定程度上忽略掉他们的区别。
使用数据抽象,我们可以将类的接口和实现分离,使用继承,可以定义相类似的类型并对其相类似的关系建模,使用动态绑定,可以再一定程度上忽略相似类型的区别,而以统一的方式使用它们。
派生类可以再需要重新定义的函数之前加上virtual,但不是必须的。
在c++中,当我们使用基类的引用(或指针)调用一个虚函数时将发生动态绑定。
class quote
std::string isbn( )const
virtual double net_price(std::size_t n) const
virtual ~quote( )default;
privete :
std::string bookno;
protected:
double price = 0.0;
我们通常会定义一个虚析构函数,即使该函数不指向任何实际操作也是如此。
基类有两种成员函数:一种是基类希望其派生类进行覆盖(override)的函数;另一种是基类希望派生类直接继承而不要改变的函数。前者是虚函数。
当我们用指针或引用调用时,该调用将被动态绑定。
任何构造函数之外的非静态函数都可以是虚函数。
virtual只能出现在类内部的声明语句之前而不能用于类外部的函数定义。如果我们把以个函数声明成虚函数,则该函数的在派生类中隐式地也是虚函数。
成员函数如果么有被声明为虚函数,则其解析过程发生在编译时而非运行时。
派生类能访问基类的共有成员,而不能访问私有成员。受保护的成员允许派生类访问,同时禁止其他用户访问。
class bulk_quote : public quote
除非我们特别指出,否则派生类对象的基类部分会像数据成员一样进行默认初始化。如果想使用基类的其他构造函数就必须用参数类区别。
double bulk_quote::net_price(size_t cnt) const
if(cnt >=min_qty)
return cnt * 1-discount) *price ;
elsereturn cnt * price;
派生类可以访问基类的共有和受保护成员,派生类的作用域嵌套在基类的作用域之内。
尽管在语法上类说我们可以在派生类构造函数体内给它的共有或受保护的基类成员赋值,但是最好不要这么做。应该是用基类的接口。
如果基类定义了一个静态成员,在这个继承体系中只存在该成员的唯一定义。静态成员遵循通用的访问控制规则,如果基类中的成员是private的,则派生类无权访问它。假设某个静态成员可访问的,则我们既能通过基类使用它也能通过派生类使用它。
派生类的声明不用包含基类对象。
如果我们要将一个类用作基类,则该类必须已经定义而非仅仅声明。原因是,派生类中包含并且可以使用它从基类继承而来的成员,为了使用这些成员,派生类当然要知道他们是什么。因此该规定还有一层隐含的意思,即一个类不能派生它本身。
一个类是基类,同时它也可以是一个派生类:直接基类,间接基类。
直接基类出现在派生列表中,而间接基类由派生类通过其直接基类继承而来。
每个类都会继承直接基类中的所有成员。最终的派生类将包含它的直接基类的子对象以及每个间接基类的子对象。
有时候我们会定义这样一种类,我们不希望其他类继承它,或者不想考虑它是否适合做一个基类。c++11提供了一种防止继承的方法:在类名后跟一个关键字final:
class noderived final
一般,如果我们想把引用或指针绑定到一个对象上,则引用或指针的类型应与对象的类型一致,或者对象的类型含有一个可接受的const类型转换规则。存在继承关系的类是一个重要的例外:我们可以将基类的指针或引用绑定到派生对象上。
可以将基类的对象或指针保定到派生对象上有一层极为重要的含义:当使用基类的引用(或指针)时,实际上我们并不清楚该引用(或指针)所绑定对象的真实类型。该对象可能是基类对象,也可能是派生类对象。
和基类一样,智能指针类也支持派生类向基类的类型转换。
表达式的静态类型在编译时总是已知的,它是变量声明时的类型或表达式生成的类型;动态类型则是变量或表达式表示的内存中的对象的类型。动态类型直到运行时才可知。
基类的指针或引用的静态类型可能与动态类型不一致,如果表达式既不是用的引用也不是指针,则它的动态类型永远和静态类型一致。
当基类的指针或引用调用虚函数时,将发生多态性。
因为一个基类的对可能是派生类对象的一部分,也可能不是,所以不存在从基类想派生的自动转换。
编译器在编译时无法确定某个特定的转换在运行时是否安全,这是因为编译器只能通过检查指针或引用的静态类型类判断该转换是否合法。如果在基类中含有一个或多个虚函数,我们可以使用dynamic_cast请求以个类型转换,该转换的安全检查在运行时执行。同样的,如果我们已知某个基类向派生类的转换是安全的,则我们可以使用static_cast类强制覆盖掉编译器的检查工作。
有个特别的:即使一个基类指针或引用绑定在一个派生类对象上,我们也不能从基类向派生类的转换;也就是说派生类绑定到基类,就完成了从派生类到基类的转换,没办法在转换回去。
在派生向基类的自动类型转换只对指针和引用类型有效,在派生类型和基类类型之间不存在这样的转换。
当我们用一个派生类对象为一个基类对象初始化或赋值时,只有该派生类对象中基类部分会被拷贝、移动或赋值,它的派生类部分将被忽略掉。
具有继承关系的类之间发生的转换,有三点非常重要:
从派生类向基类的类型转换只对指针或引用类型有效。
基类向派生类不存在隐式类型转换。
和任何其他成员一样,派生类向基类的类型转换也可能会用于访问受限而变得不可行。
因为我们直到运行时才知道到底调用了哪个版本的虚函数,所以所有的虚函数都必须有定义。通常,如果我们不用某个函数,则无需为该函数提供定义。但是我们必须为每个虚函数都提供定义,而不管它是否被用到了,这是因为连编译器也无法知道到底会使用哪个虚函数。
当某个虚函数通过指针或引用调用时,编译器产生的**直到运行时才能确定应该调用哪个版本的函数。被调用的函数时与绑定到指针或引用上的对象的动态类型相匹配的那一个。
我们把具有继承关系的多个类型成为多态性,因为我们能使用这些类型的”多种形式“而无须在意他们的差异。
当我们通过引用或指针可以实现多态性。但是,对非虚函数的调用在编译时进行绑定。类似的,通过对象进行的函数(虚函数或非虚函数)调用也在编译时绑定。
对象的类型是确定不变的,我们无论如何都不可能令对象的动态类型与静态类型不一致。因此,通过对象进行的函数调用将在编译时绑定到对象所属类中的函数模板上。
一旦某个函数被声明成虚函数,则所有派生类中它都是虚函数,因此virtual非必须。
一个派生类的函数如果覆盖了某个继承而来的虚函数,则它的形参类型必须与被覆盖的基类函数完全一致。
同样,派生类中虚函数的返回类型与必须与基类函数匹配。该规则存在以个例外:当类的虚函数返回类型是类本身的指针或引用时,上述规则无效。
就是说,如果d由b派生得到,则基类的虚函数可以返回b*而派生类的对应函数可以返回d*,只不过这样的返回类型要求从d到b的类转换可访问。
派生类如果定义了一个函数与基类中虚函数的名字相同但是形参列表不同,这仍然是合法的行为。编译器将认为新定义的这个函数与基类中原有的函数时相互独立的。这是,派生类函数并没有覆盖掉基类中的版本。
这种做法往往意味着错误。但是非常难发现。
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