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C++ Programming Lecture 17

C++ Programming Lecture 17. Wei Liu ( 刘威 ) Dept. of Electronics and Information Eng. Huazhong University of Science and Technology Feb. 2014. Lecture 17. Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance 20.1 Introduction 20.2 Base Classes and Derived Classes 20.3 protected Members

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C++ Programming Lecture 17

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Presentation Transcript

  1. C++ ProgrammingLecture 17 Wei Liu (刘威) Dept. of Electronics and Information Eng. Huazhong University of Science and Technology Feb. 2014

  2. Lecture 17 • Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance • 20.1 Introduction • 20.2 Base Classes and Derived Classes • 20.3 protected Members • 20.4 Relationship between Base Classes and Derived Classes • 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 20.6 public, protected and private Inheritance • 20.7 Software Engineering with Inheritance

  3. 20.1 Introduction • Inheritance is a form of software reuse in which you create a class that absorbs an existing class’s data and behaviors and enhances them with new capabilities. • You can designate that the new class should inherit the members of an existing class. • 继承是一种软件重用的方式。如果现有类可以描述事物的现有数据和行为，通过继承来获得和增强类的能力 • This existing class is called the base class, and the new class is referred to as the derived class. • 现有的类被称为基类，从基类继承出来的类被称为派生类

  4. Lecture 17 • Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance • 20.1 Introduction • 20.2 Base Classes and Derived Classes • 20.3 protected Members • 20.4 Relationship between Base Classes and Derived Classes • 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 20.6 public, protected and private Inheritance • 20.7 Software Engineering with Inheritance

  5. 20.2 Base Classes and Derived Classes • 现实世界的继承 • 从“先辈”处获得属性和行为特征 • C++中类的继承 • 继承：新的类从已有类那里得到已有的特性 • 派生：从已有类产生新类的过程 • 单继承：一个派生类只有一个直接基类 • 多继承：一个派生类同时有多个基类

  6. 20.2 Base Classes and Derived Classes • 派生类生成的过程 • 吸收已有的基类的成员 • 构造函数、析构函数除外 • 改造基类的成员 • 声明同名的成员后，隐藏了原基类的成员 • 添加新的成员 Student 吸收已有的基类成员 学生 Graduate 添加新的成员 研究生 改造基类的成员

  7. 20.2 Protected Members • C++中类的成员的访问控制属性 • public: 公有的 • 在该类中直接访问 • 在该类以外，可以通过该类的名字、引用或者指针访问 • private: 私有的 • 在该类中直接访问 • 在该类以外，只能通过该类的友元来访问 • protected: 保护的 • 在该类中直接访问 • 在该类以外，可以通过该类的派生类、该类的友元访问

  8. 公共的成员，可以被类以外直接访问 保护的成员，可以被该类的派生类 的成员或者友元访问 私有的成员，只能通过友元或者公共 接口来访问

  9. Lecture 17 • Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance • 20.1 Introduction • 20.2 Base Classes and Derived Classes • 20.3 protected Members • 20.4 Relationship between Base Classes and Derived Classes • 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 20.6 public, protected and private Inheritance • 20.7 Software Engineering with Inheritance

  10. 继承的好处：避免了对同样功能的代码的“复制-粘贴”，有利于代码的维护继承的好处：避免了对同样功能的代码的“复制-粘贴”，有利于代码的维护

  11. 派生类修改了基类的计算部分 派生类新增了对派生数据成员的操作

  12. 为了在派生类中，便于使用从基类继承的数据成员，可以在基类中，将这些为了在派生类中，便于使用从基类继承的数据成员，可以在基类中，将这些 数据成员声明为“保护”的数据成员

  13. 当基类的数据成员声明为private时： 私有数据 基类的公共接口 成员函数 派生类的对象 基类的对象 当基类的数据成员声明为protected时： 私有数据 派生类的对象 基类的对象 但是，绕过了基类的公共接口函数，有可能破坏了基类的数据维护关系， 使得基类对象的数据处于不一致的状态。因此更好的选择是将基类的数据 成员声明为private。

  14. 更好的选择是将基类的数据成员声明为private，通过基类的公共接口函数更好的选择是将基类的数据成员声明为private，通过基类的公共接口函数 对这些数据成员进行访问。

  15. Lecture 17 • Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance • 20.1 Introduction • 20.2 Base Classes and Derived Classes • 20.3 protected Members • 20.4 Relationship between Base Classes and Derived Classes • 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 20.6 public, protected and private Inheritance • 20.7 Software Engineering with Inheritance

  16. 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 基类的构造函数和析构函数不能被继承 • 派生类的构造函数 • 如果 派生类没有新增数据成员 • 系统缺省会调用基类的构造函数和析构函数来处理 • 如果 派生类有新增的数据成员 • 新增成员的初始化需要由派生类的构造函数完成 • 原基类成员的初始化通过调用基类的构造函数完成 • 注意：对派生类中新增成员对象的初始化，调用顺序按照他们在类中声明的顺序 • 派生类的析构函数 • 做好新增的数据成员的清理工作，系统会自动调用原基类的析构函数清理原基类成员

  17. 20.6 public, protected and private Inheritance • C++中类的继承方式 • public:公有继承 • 基类的公有成员和保护成员的访问属性不变 • 基类的私有成员不可直接访问 • protected: 保护继承 • 基类的公有成员和保护成员都以保护成员身份在派生类 • 基类的私有成员不可直接访问 • private:私有继承 • 基类的公有成员和保护成员都以私有成员身份在派生类 • 基类的私有成员不可直接访问 在实际中建议：做好基类的成员访问的限定，通过公有继承来派生新的类

  18. Lecture 17 • Chapter 20. Object-Oriented Programming: Inheritance • 20.1 Introduction • 20.2 Base Classes and Derived Classes • 20.3 protected Members • 20.4 Relationship between Base Classes and Derived Classes • 20.5 Constructors and Destructors in Derived Classes • 20.6 public, protected and private Inheritance • 20.7 Software Engineering with Inheritance

  19. 面向对象的软件开发 • 面向对象的软件开发方法 • 从分析问题模型开始，识别出“对象” • 对对象的特征进行抽象，获得“类” • 最后用程序语言去描述他们的过程 • 程序更加关心对象与对象之间的关系 • 面向过程的开发  面向对象的开发 • 如何编码实现过程  如何分析对象关系 • 以功能实现为中心  以数据操作为中心

  20. 对象与对象的关系 • 对象之间有两种关系：复合，继承 • 对象的复合 • 对象A包含对象B，拥有，has-a • 对象的继承 • 对象A是对象B的一个特例，是，is-a • 类的设计 • 如果新的类中有成员是已有的类的对象，使用复合方式比较合适 • 如果新的类可以视为已有类的子类或者特例，使用继承比较合适

  21. 面向对象的分析案例 点 线段包括两个顶点； 线段的运算是计算线段 的长度 线段 多边形包括多个线段； 多边形的运算是获得多 边形的周长 多边形 三角形 三角形包括三个线段， 是多边形的特例，三角 形的典型运算是获得其 面积

  22. 面向对象的分析案例 -startPoint 1 1 -endPoint 1 1 思考： 这两个类是什么关系？ 在Line类中是否需要设置数据成员length？ 在Line类中是否需要设置输入四个坐标值的setline函数？

  23. 面向对象的分析案例 -borders 1 1….* #defineMAX_BORDER_NUM6 思考： 这两个类是什么关系？ 在Polygon类中需要设置Point类型的数据成员？ 在Polygon类能否支持动态数量的边长数组？ 在Polygon类中能否加上对形状的判别？

  24. 面向对象的分析案例 思考： 这两个类是什么关系？ 在Trianlge类中还需要其他的数据成员吗？ 在Trianlge类中能否加上对形状的判别？

  25. Experiment • 实现前述提到的几个类，分别实现其头文件h文件和源文件cpp文件，测试你的类是否有效

  26. 谢谢！ 刘威 副教授 互联网技术与工程研究中心 华中科技大学电子与信息工程系 电话：13986224922 Email: liuwei@hust.edu.cn 网址：http://itec.hust.edu.cn

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