C++中的封裝、繼承、多態(tài)理解

封裝(encapsulation)：就是將抽象得到的數(shù)據(jù)和行為(或功能)相結(jié)合，形成一個有機(jī)的整體，也就是將數(shù)據(jù)與操作數(shù)據(jù)的源代碼進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，形成”類”，其中數(shù)據(jù)和函數(shù)都是類的成員。封裝的目的是增強(qiáng)安全性和簡化編程，使用者不必了解具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而只是要通過外部接口，特定的訪問權(quán)限來使用類的成員。封裝可以隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使得代碼模塊化。

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繼承(inheritance)：C++通過類派生機(jī)制來支持繼承。被繼承的類型稱為基類或超類，新產(chǎn)生的類為派生類或子類。保持已有類的特性而構(gòu)造新類的過程稱為繼承。在已有類的基礎(chǔ)上新增自己的特性而產(chǎn)生新類的過程稱為派生。繼承和派生的目的是保持已有類的特性并構(gòu)造新類。繼承的目的：實(shí)現(xiàn)代碼重用。派生的目的：實(shí)現(xiàn)代碼擴(kuò)充。三種繼承方式：public、protected、private。

繼承時的構(gòu)造函數(shù)：(1)、基類的構(gòu)造函數(shù)不能被繼承，派生類中需要聲明自己的構(gòu)造函數(shù)；(2)、聲明構(gòu)造函數(shù)時，只需要對本類中新增成員進(jìn)行初始化，對繼承來的基類成員的初始化，自動調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)完成；(3)、派生類的構(gòu)造函數(shù)需要給基類的構(gòu)造函數(shù)傳遞參數(shù)；(4)、單一繼承時的構(gòu)造函數(shù)：派生類名::派生類名(基類所需的形參，本類成員所需的形參):基類名(參數(shù)表) {本類成員初始化賦值語句；}；(5)、當(dāng)基類中聲明有默認(rèn)形式的構(gòu)造函數(shù)或未聲明構(gòu)造函數(shù)時，派生類構(gòu)造函數(shù)可以不向基類構(gòu)造函數(shù)傳遞參數(shù)；(6)、若基類中未聲明構(gòu)造函數(shù)，派生類中也可以不聲明，全采用缺省形式構(gòu)造函數(shù)；(7)、當(dāng)基類聲明有帶形參的構(gòu)造函數(shù)時，派生類也應(yīng)聲明帶形參的構(gòu)造函數(shù)，并將參數(shù)傳遞給基類構(gòu)造函數(shù)；(8)、構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用次序：A、調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用順序按照它們被繼承時聲明的順序(從左向右)；B、調(diào)用成員對象的構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用順序按照它們在類中的聲明的順序；C、派生類的構(gòu)造函數(shù)體中的內(nèi)容。

繼承時的析構(gòu)函數(shù)：(1)、析構(gòu)函數(shù)也不被繼承，派生類自行聲明；(2)、聲明方法與一般(無繼承關(guān)系時)類的析構(gòu)函數(shù)相同；(3)、不需要顯示地調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)，系統(tǒng)會自動隱式調(diào)用；(4)、析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用次序與構(gòu)造函數(shù)相反。

同名隱藏規(guī)則：當(dāng)派生類與基類中有相同成員時：(1)、若未強(qiáng)行指名，則通過派生類對象使用的是派生類中的同名成員；(2)、如要通過派生類對象訪問基類中被覆蓋的同名成員，應(yīng)使用基類名限定：基類名::數(shù)據(jù)成員名。

虛基類：作用：(1)、主要用來解決多繼承時可能發(fā)生的對同一基類繼承多次而產(chǎn)生的二義性問題；(2)、為最遠(yuǎn)的派生類提供唯一的基類成員，而不重復(fù)產(chǎn)生多次拷貝。

繼承、組合：組合是將其它類的對象作為成員使用，繼承是子類可以使用父類的成員方法。(1)、A繼承B，說明A是B的一種，并且B的所有行為對A都有意義；(2)、若在邏輯上A是B的“一部分”，則不允許B從A派生，而是要用A和其它東西組合出B；(3)、繼承屬于”白盒”復(fù)用，組合屬于”黑盒”復(fù)用。

多態(tài)(Polymorphic)性可以簡單地概括為“一個接口，多種方法”，程序在運(yùn)行時才決定調(diào)用的函數(shù)。C++多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，虛函數(shù)允許子類重新定義成員函數(shù)，而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋或者稱為重寫。而重載則是允許有多個同名的函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)列表不同，允許參數(shù)個數(shù)不同，參數(shù)類型不同，或者兩者都不同。關(guān)于多態(tài)，簡而言之就是用父類型別的指針指向其子類的實(shí)例，然后通過父類的指針調(diào)用實(shí)際子類的成員函數(shù)。

多態(tài)與非多態(tài)的實(shí)質(zhì)區(qū)別就是函數(shù)地址是早綁定還是晚綁定。如果函數(shù)的調(diào)用，在編譯器編譯期間就可以確定函數(shù)的調(diào)用地址，并產(chǎn)生代碼，是靜態(tài)的，就是說地址是早綁定的。而如果函數(shù)調(diào)用的地址不能在編譯期間確定，需要在運(yùn)行時才確定，這就是屬于晚綁定。

封裝可以使得代碼模塊化，繼承可以擴(kuò)展已存在的代碼，它們的目的都是為了代碼重用。而多態(tài)的目的則是為了接口重用。也就是說不論傳遞過來的究竟是哪個類的對象，函數(shù)都能夠通過同一個接口調(diào)用到適應(yīng)各自對象的實(shí)現(xiàn)方法。

最常見的用法就是聲明基類的指針，利用該指針指向任意一個子類對象，調(diào)用相應(yīng)的虛函數(shù)，可以根據(jù)指向的子類的不同而實(shí)現(xiàn)不同的方法。如果沒有使用虛函數(shù)的話，即沒有利用C++多態(tài)性，則利用基類指針調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)的時候，將總被限制在基類函數(shù)本身，而無法調(diào)用到子類中被重寫過的函數(shù)。因為沒有多態(tài)性，函數(shù)調(diào)用的地址將是一定的，而固定的地址將始終調(diào)用到同一個函數(shù)，這就無法實(shí)現(xiàn)一個接口，多種方法的目的了。

純虛函數(shù)是在基類中聲明的虛函數(shù)，它在基類中沒有定義，但要求任何派生類都要定義自己的實(shí)現(xiàn)方法。在基類中實(shí)現(xiàn)純虛函數(shù)的方法是在函數(shù)原型后加“= 0”。為了方便使用多態(tài)特性，常常需要在基類中定義虛函數(shù)，在很多情況下，基類本身生成對象是不合情理的。為了解決這些問題，引入了純虛函數(shù)的概念，將函數(shù)定義為純虛函數(shù)，則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。同時含有純虛函數(shù)的類稱為抽象類，它不能生成對象。由于純虛函數(shù)所在的類中沒有它的定義，在該類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中不允許調(diào)用純虛函數(shù)，否則會導(dǎo)致程序運(yùn)行錯誤，但其它成員函數(shù)可以調(diào)用純虛函數(shù)。

C++支持兩種多態(tài)性：(1)、編譯時多態(tài)性(靜態(tài)多態(tài)，在編譯時就可以確定對象使用的形式)：通過重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)；(2)、運(yùn)行時多態(tài)性(動態(tài)多態(tài)，其具體引用的對象在運(yùn)行時才能確定)：通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

C++中，實(shí)現(xiàn)多態(tài)有以下方法：虛函數(shù)、抽象類、重載、覆蓋、模板。

函數(shù)重載(Overload)：指在相同作用域里(如同一類中)，函數(shù)同名不同參，返回值則不用理會，不同參可以是不同個數(shù)，也可以是不同類型。效果：根據(jù)實(shí)參的個數(shù)和類型調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)體。

函數(shù)覆蓋(Override)(函數(shù)重寫)：指派生類中的函數(shù)覆蓋基類中的同名同參虛函數(shù)，因此作用域不同。效果：基類指針或引用訪問虛函數(shù)時會根據(jù)實(shí)例的類型調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)。

函數(shù)隱藏(Hide)：對于子類中與基類同名的函數(shù)，如果不是覆蓋那就成了隱藏。兩種情況：(1)、同名不同參；(2)、同名同參但基類不是virtual函數(shù)。

派生類的構(gòu)造函數(shù)使用說明：(1)、在派生類構(gòu)造函數(shù)中，只要基類不是僅使用無參的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，都要顯示的給出基類名稱參數(shù)表；(2)、基類沒有定義構(gòu)造函數(shù)，派生類也可以不定義，使用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)；(3)、基類有帶參構(gòu)造函數(shù)，派生類必須定義構(gòu)造函數(shù)。

虛函數(shù)的重載函數(shù)仍是虛函數(shù)。在派生類重定義虛函數(shù)時必須有相同的函數(shù)原型，包括返回類型、函數(shù)名、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)類型的順序必須相同。虛函數(shù)必須是類的成員函數(shù)，不能為全局函數(shù)，也不能為靜態(tài)函數(shù)。不能將友員說明為虛函數(shù)，但虛函數(shù)可以是另一個類的友員。析構(gòu)函數(shù)可以是虛函數(shù)，但構(gòu)造函數(shù)不能為虛函數(shù)。一般地講，若某類中定義有虛函數(shù)，則其析構(gòu)函數(shù)也應(yīng)當(dāng)說明為虛函數(shù)。特別是在析構(gòu)函數(shù)需要完成一些有意義的操作，比如釋放內(nèi)存時，尤其應(yīng)當(dāng)如此。在類系統(tǒng)中訪問一個虛函數(shù)時，應(yīng)使用指向基類類型的指針或?qū)愵愋偷囊?，以滿足運(yùn)行時多態(tài)性的要求。當(dāng)然也可以像調(diào)用普通成員函數(shù)那樣利用對象名來調(diào)用一個函數(shù)。若在派生類中沒有重新定義虛函數(shù)，則該類的對象將使用其基類中的虛函數(shù)代碼。

抽象類：如果一個類中至少有一個純虛函數(shù)，那么這個類被稱為抽象類。抽象類不僅包括純虛函數(shù)，也可包括虛函數(shù)。抽象類中的純虛函數(shù)可能是在抽象類中定義的，也可能是從它的抽象基類中繼承下來且重定義的。抽象類有一個重要特點(diǎn)，即抽象類必須用作派生其它類的基類，而不能用于直接創(chuàng)建對象實(shí)例。抽象類不能直接創(chuàng)建對象的原因是其中有一個或多個函數(shù)沒有定義，但仍可使用指向抽象類的指針支持運(yùn)行時多態(tài)性。派生類中必須重載基類中的純虛函數(shù)，否則它仍將被看作一個抽象類。從基類繼承來的純虛函數(shù)，在派生類中仍是虛函數(shù)。

虛函數(shù)表：虛函數(shù)是通過一張?zhí)摵瘮?shù)表來實(shí)現(xiàn)的。簡稱為V-Table，在這個表中，主要是一個類的虛函數(shù)的地址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，保證其真實(shí)反應(yīng)實(shí)際的函數(shù)。這樣，在有虛函數(shù)的類的實(shí)例中這個表被分配在了這個實(shí)例的內(nèi)存中，所以，當(dāng)我們用父類的指針來操作一個子類的時候，這張?zhí)摵瘮?shù)表就顯得有無重要了，它就像一個地圖一樣，指明了實(shí)際所應(yīng)該調(diào)用的函數(shù)。

一個多態(tài)的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class A
{
public:
	void foo()
	{
		printf("1\n");
	}
 
	virtual void fun()
	{
		printf("2\n");
	}
};
 
class B : public A
{
public:
	void foo()
	{
		printf("3\n");
	}
 
	void fun()
	{
		printf("4\n");
	}
};
 
int main(void)
{
	A a;
	B b;
 
	A* p = &a;
	p->foo();//1
	p->fun();//2
 
	p = &b;
	p->foo();//1
	p->fun();//4
 
	B* ptr = (B*)&a;
	ptr->foo();//3
	ptr->fun();//2
 
	return 0;
}

另一個例子：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main(void)
{
	class CA 
	{
	public:
		virtual ~CA() {cout<<"delete CA"<<endl;}
		virtual int GetValue() {return 1;}
	};
 
	class CB : public CA
	{
	public:
		~CB() {cout<<"delete CB"<<endl;}
		virtual int GetValue() {return 2;}
	};
 
	CA* pA = new CB;
	cout<<pA->GetValue()<<endl;
	delete pA;
 
	/* result:
		2
		delete CB
		delete CA
	*/
	/*若父類CA中沒有將析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)，則result:
		2
		delete CA
		由結(jié)果看出，如果不將父類CA的析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)，則不會調(diào)用到子類的析構(gòu)函數(shù)
	*/
	/*若父類CA中的成員函數(shù)GetValue沒有定義為虛函數(shù)，則result:
		1
		delete CA
	*/
 
	return 0;
}

對C++繼承，封裝，多態(tài)的理解

用了C++一段時間，感覺對C++慢慢有了一點(diǎn)認(rèn)識，在這和大家分享一下。
C++是一款面向?qū)ο蟮恼Z言，擁有面向?qū)ο笳Z言的三大核心特性：繼承，封裝，多態(tài)。每一個特性的良好理解與使用都會為我們的編程帶來莫大的幫助。下面我就這三個特性講一下我對C++的理解。

繼承

      學(xué)過面向?qū)ο笳Z言的人基本都可以理解什么是繼承，但我們?yōu)槭裁匆褂美^承？
      很多人說繼承可以使代碼得到良好的復(fù)用，當(dāng)然這個是繼承的一個優(yōu)點(diǎn)，但代碼復(fù)用的方法除了繼承還有很多，而且有些比繼承更好。我認(rèn)為使用繼承最重要的原因是繼承可以使整個程序設(shè)計更符合人們的邏輯，從而方便的設(shè)計出想要表達(dá)的意思。比如我們要設(shè)計一堆蘋果，橘子，梨等水果類，使用面向?qū)ο蟮姆椒?，我們首先會抽象出一個水果的基類，而后繼承這個基類，派生出具體的水果類。如果要設(shè)計的水果很多，我們還可以在水果基類基礎(chǔ)上，繼續(xù)生成新的基類，比如熱帶水果類，溫帶水果類，寒帶水果類等，而后再繼承這些基類。這樣的設(shè)計思想就相當(dāng)于人類的分類思想，簡單易懂，而且設(shè)計出來的程序?qū)哟畏置鳎菀渍莆铡?br />      既然繼承這么好，那該如何使用繼承？
      繼承雖好但不能濫用，否則設(shè)計出來的程序會雜亂不堪。根據(jù)上面的介紹，可以發(fā)現(xiàn)繼承主要用來定義一個東西是什么，比如熱帶水果是水果，菠蘿是熱帶水果等，即繼承主要用來設(shè)計一個程序的類的框架，將所要設(shè)計的東西用繼承來設(shè)立一個基本結(jié)構(gòu)。如果想為一個類添加一個行為或格外的功能，最好是使用組合的方式。如果想了解組合的方式，可以看一下比較著名的策略模式。

封裝

      封裝是什么？
      在C++中，比較狹隘的解釋就是將數(shù)據(jù)與操作數(shù)據(jù)的方法放在一個類中，而后給每個成員設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限。從大一點(diǎn)的角度來說，封裝就是將完成一個功能所需要的所有東西放在一起，對外部只開放調(diào)用它的接口。
       為什么要封裝？
       我認(rèn)為模塊化設(shè)計是封裝的本質(zhì)原因。
       對軟件設(shè)計或其他工程設(shè)計，特別是比較復(fù)雜的工程，一般都是模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計的好處就是可以將一個復(fù)雜的系統(tǒng)拆分成不同的模塊。每一個模塊又可以獨(dú)立的設(shè)計，調(diào)試，這就讓多人一起做一個復(fù)雜的工程成為現(xiàn)實(shí)。如果想做到模塊化設(shè)計，封裝是不可缺少的一部分。一個好的模塊，比如一塊inter的CPU芯片，它有強(qiáng)大的功能，雖然我們不知道它內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，但卻可以很好的使用它。 

多態(tài)

        什么是多態(tài)？
        多態(tài)簡單的說就是“一個函數(shù)，多種實(shí)現(xiàn)”，或是“一個接口，多種方法”。多態(tài)性表現(xiàn)在程序運(yùn)行時根據(jù)傳入的對象調(diào)用不同的函數(shù)。
        C++的多態(tài)是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，在基類中定義一個函數(shù)為虛函數(shù)，該函數(shù)就可以在運(yùn)行時，根據(jù)傳入的對象調(diào)用不同的實(shí)現(xiàn)方法。而如果該函數(shù)不設(shè)為虛函數(shù)，則在調(diào)用的過程中調(diào)用的函數(shù)就是固定的。比如下面一個例子

//
//定義一個Duck基類，而后繼承Duck派生出一個RedHandDuck類。
//其中display()方法，第一次運(yùn)行設(shè)為普通函數(shù)，第二次設(shè)為虛函數(shù)
 
#include "iostream"
 
class Duck {
 
public:
	Duck(){}
	~Duck(){}
 
	//定義一個虛函數(shù)display
	virtual void display(){
 
		std::cout<<" I am a Duck !"<<std::endl;
	}
};
 
class RedHandDuck:public Duck{
 
public:
	RedHandDuck(){}
	~RedHandDuck(){}
 
	//重寫display
	void display(){
 
		std::cout<<" I am a RedHandDuck !"<<std::endl;
	}
};
 
int main(){
 
	RedHandDuck* duck1 = new RedHandDuck();
	Duck* duck2 = duck1;
 
	duck1->display();
	duck2->display();
 
	std::getchar();
}

第一次運(yùn)行結(jié)果（不使用虛函數(shù)）：

第二次運(yùn)行結(jié)果（使用虛函數(shù)）：

由結(jié)果可以看到，由于虛函數(shù)的使用，Duck對象（可以理解為接口），調(diào)用的display（）方法是根據(jù)傳入的對象決定的。這就實(shí)現(xiàn)了“一個接口，多種方法”。

從網(wǎng)上看到一個關(guān)于多態(tài)的介紹，非常精辟，分享給大家

多態(tài)與非多態(tài)的實(shí)質(zhì)區(qū)別就是函數(shù)地址是早綁定還是晚綁定。如果函數(shù)的調(diào)用，在編譯器編譯期間就可以確定函數(shù)的調(diào)用地址，并生產(chǎn)代碼，是靜態(tài)的，就是說地址是早綁定的。而如果函數(shù)調(diào)用的地址不能在編譯器期間確定，需要在運(yùn)行時才確定，這就屬于晚綁定。

當(dāng)前題目：C++中的封裝、繼承、多態(tài)理解
網(wǎng)站鏈接：http://bm7419.com/article20/jcshjo.html

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