C++类的继承和派生及指针安全引用

2024-04-02 19:55

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一、继承和paisheng

1、继承和派生的基础概念

继承指从现有类获得其特性，派生指从已有类产生新的类。原有的类称为基类或父类，新生的类称为子类或派生类。当子类只有一个父类时称为单继承，当子类含有多个父类时称为多继承。如果基类A直接参与了派生类B的派生过程，那么A类称为直接基类；基类的基类称为间接基类。

2、如何定义子类

定义子类时，需要指明其父类，及对父类的继承方式（public、private、protect）：

class 子类名: 继承方式父类1, 继承方式父类2{}
子类不仅继承父类的全部成员，还要定义新的数据成员和函数成员，新增的成员称为子类成员（或称为派生类成员）。

3、吸收和改造父类成员、添加新成员

在子类继承父类的过程中，有下面个要点：

子类继承父类除去构造函数和析构函数外所有的成员；
子类改造从父类继承来的成员，包括访问控制、覆盖和隐藏；
添加父类没有的新成员；

下面定义的Animal类，作为Duck类的父类，具体定义如下：

class Animal {
public:
    Animal(int age_) { age = age_; printf("Init Animal \n"); }
    void eat() { printf("Animal eating! \n"); }
    void run() { printf("Duck Running! \n"); }
private:
    int age=0;
};

class Duck:public Animal {
public:
    /// 子类需要完成父类的初始化任务
    /// Duck类会调用Animal类的初始化函数
    Duck(int age_) :Animal(age_) { printf("init Duck! \n"); };
    void eat() { printf("Duck eating! \n"); }
};

上述代码中，对应三个过程如下：

（1）吸收：Duck类继承了Animal类除去构造和析构函数外的所有成员，所以Duck类对象可以使用Animal类的run()函数：

duck.run();

（2）改造：Duck类定义了和父类同名同返回类型同参数的eat()函数，属于函数的覆盖（如果返回类型和参数表不同属于重载），直接使用函数名访问的是Duck类的eat()函数，称为同名隐藏：

duck.eat();

（3）添加：添加普通函数成员和数据成员的语法与一般类添加成员时相同，难点在于构造函数和析构函数，因为子类涉及到父类的构造函数和析构函数。

二、指针引用

1、指针和引用的异同

C++中，指针和引用并存，二者似乎有很多相同点，但是又不完全相同。有些情况下指针能做到的，引用也能做到，那么什么场合下适合使用指针，又是什么场合下适合使用引用呢？下面不是根据二者在性质上的差异进行分类，而是直接从使用的角度进行归类。

首先分析二者的相同点：指针和引用在作为函数参数传递时，都不是传递的值，可以认为二者传递的都是地址，也就是说二者都能有效减少输出传递过程的内存开销。

其次是二者的不同点：引用必须在声明的同时进行初始化，指向一个存在的对象。而指针并不要求必须进行初始化，同时指针还可以被定义为空指针，即不指向任何对象。另一点的显著不同是，引用一旦指向某个对象就不能再去指向别的对象，而指针可以更换其指向的对象。

根据上述的相同点和不同点可以看出，引用更像是一个常量指针。因此，引用能实现的功能指针都能实现。C++并不是为了兼容C才使用引用这个概念，那么引用必然有它的优越之处。按照郑莉老师书中所介绍的，“函数参数双向传递和避免使用指针的算术运算”运算时，引用具有安全处理数据的效果，此时使用指针会增加代码的复杂度。（个人认为：引用的作用依旧不是明显，反而会造成不同程序员的代码可读性差，可能是自己还没有真正掌握引用的强大之处）。

指针和引用还有很多需要进行讨论的地方，根据二者的语法与定义都可以很自然的推理出来，比如new申请的内存首地址只能赋值给指针，等等。