C++学习笔记——类继承

目录

一、一个简单的基类

1.1封装性

1.2继承性

1.3虚函数

1.4多态性

二、基类

2.1一个简单的C++基类的示例

2.2 Animal是一个基类。

三、继承

3.1概念

3.2is-a关系

 3.3多态公有继承

 3.4静态联编和动态联编

3.5访问控制

3.6ABC理念

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一、一个简单的基类

C++中的基类是一个抽象的类，它作为其他相关类的通用特性和行为的模板。基类定义了一组共享的成员函数、数据成员和虚函数，这些成员可以被派生类继承和扩展。

以下是对C++简单的基类概念的介绍：

1.1封装性

基类封装了一些数据成员和成员函数，以提供对派生类的内部实现的抽象。这样，派生类可以继承基类的属性和行为，并根据需要进行修改或扩展。

1.2继承性

派生类可以通过继承基类来获得其成员函数和数据成员。这意味着派生类可以重用基类的代码，从而减少了代码的冗余。派生类可以通过关键字public、protected或private来指定继承方式。

1.3虚函数

基类中的虚函数允许派生类根据自己的特定需求来重新定义这些函数。通过在基类中将函数声明为virtual，可以在派生类中使用相同的函数名来覆盖基类中的实现。这样，通过基类指针或引用调用虚函数时，将根据对象的实际类型来执行适当的函数。

1.4多态性

多态性是面向对象编程的一个重要概念，允许以通用的方式处理不同类型的对象。通过使用基类指针或引用来引用派生类的对象，可以以相同的方式调用基类的成员函数，从而实现代码的灵活性和可扩展性。

二、基类

提供了一种层次结构，用于组织和管理相关的类，并促进代码的重用和结构化。通过继承和多态性的机制，基类和派生类之间建立了一种强大的关系，使得面向对象程序具有更好的可维护性和可扩展性。在C++中，一个简单的基类是一个抽象的类，它提供了其他相关类的通用特性和行为。基类通常包含成员函数、数据成员和虚函数。

下面是：

2.1一个简单的C++基类的示例

class Animal {
protected:
    std::string name;
    int age;

public:
    Animal(const std::string& _name, int _age) : name(_name), age(_age) {}

    void eat() {
        std::cout << name << " is eating." << std::endl;
    }

    void sleep() {
        std::cout << name << " is sleeping." << std::endl;
    }

    virtual void sound() {
        std::cout << name << " makes a sound." << std::endl;
    }
};

在这个示例中，它具有以下特点：

2.2 Animal是一个基类。

表示动物

• 数据成员：name表示动物的名字，age表示动物的年龄。这些成员被声明为protected，可以被派生类访问。
• 构造函数：构造函数用于初始化动物的名字和年龄。
• 成员函数：eat()和sleep()是普通成员函数，表示动物的吃和睡觉行为。
• 虚函数：sound()是一个虚函数，表示动物发出声音的行为。它被声明为虚函数，以便派生类可以覆盖该函数来实现自己特定的声音行为。

使用这个基类，你可以创建派生类来表示不同种类的动物，例如狗、猫、鸟等。派生类可以继承基类的成员函数和数据成员，并可以添加自己特定的成员函数和数据成员。

基类允许你通过多态性的概念，以相同的方式对待不同类型的对象。例如，你可以使用基类指针或引用来操作派生类的对象，从而实现代码的灵活性和可扩展性。

这个简单的基类示例展示了面向对象编程中的封装、继承和多态的概念。通过基类和派生类的组合，可以实现代码的重用和结构化。

三、继承

3.1概念

是面向对象编程中的一种重要概念，它允许一个类（称为派生类或子类）从另一个类（称为基类或父类）继承属性和行为。

通过继承，派生类可以获得基类的成员函数和数据成员，并可以在其基础上添加自己特定的功能。这样可以实现代码的重用，减少了冗余的代码编写。

在C++中，继承有三种方式：

1. 公有继承（public inheritance）：使用public关键字，派生类将继承基类的公有成员和保护成员。公有继承表示派生类与基类之间存在"是一个"的关系，派生类的对象可以被视为基类的对象。

2. 保护继承（protected inheritance）：使用protected关键字，派生类将继承基类的保护成员，并将其作为自己的保护成员。保护继承表示派生类与基类之间存在一种特殊的关系，派生类的对象不能被视为基类的对象。

3. 私有继承（private inheritance）：使用private关键字，派生类将继承基类的私有成员，并将其作为自己的私有成员。私有继承表示派生类与基类之间存在一种实现细节的关系，派生类的对象不能被视为基类的对象。

继承提供了一种机制，通过定义一个通用的基类，使得派生类可以继承这些通用特性，并根据需要进行修改和扩展。在继承关系中，基类通常包含了派生类共有的特征和行为，而派生类则添加了自己特定的特征和行为。

需要注意的是，派生类可以通过重写（覆盖）基类的成员函数来改变其行为，这是通过使用virtual关键字和虚函数实现的。此外，C++支持多重继承，允许一个派生类从多个基类继承属性和行为。

在面向对象编程中，is-a关系是一种重要的概念，用于描述一个类是否属于另一个类的一种特殊情况，通常也称为继承关系。

3.2is-a关系

表示一个类是另一个类的一种类型或子类，即派生类是基类的一种特例。例如，狗是一种动物，所以Dog类是Animal类的子类，可以使用公有继承实现。

is-a关系通常表示为"派生类 is a 基类"的形式。在C++中，使用公有继承可以实现is-a关系，因为派生类将继承基类的公有成员和保护成员，可以像基类一样使用这些成员。

例如：

// 定义一个基类Animal
class Animal {
public:
    void eat();
    void sleep();
};

// 定义一个派生类Dog，它是Animal的子类
class Dog : public Animal {
public:
    void bark();
};

在上面的例子中，Dog类是Animal类的子类，因此可以使用Dog对象调用eat()和sleep()函数，这就体现了is-a关系。

is-a关系是面向对象编程中最基本的关系之一，它反映了现实世界中的分类关系。通过定义一个通用的基类，我们可以将代码组织成层次结构，实现代码的重用和结构化。

 3.3多态公有继承

多态是面向对象编程中的一种重要概念，它允许一个对象在不同的情况下表现出不同的行为，是面向对象程序设计中最重要的特性之一。

公有继承可以提供多态的实现方式之一，这种多态称为动态多态（或运行时多态）。简单来说，动态多态指的是在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数。

在C++中，使用虚函数实现动态多态。虚函数是一种特殊的成员函数，它通过关键字virtual进行声明，并且在派生类中可以被重写。当基类的指针或引用指向派生类的对象时，可以通过虚函数实现动态多态。

例如：

// 定义一个基类Animal
class Animal {
public:
    virtual void makeSound();
};

// 定义一个派生类Dog，它重写了基类的makeSound()函数
class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() override;
};

// 定义一个派生类Cat，它重写了基类的makeSound()函数
class Cat : public Animal {
public:
    void makeSound() override;
};

在上面的例子中，Animal类定义了虚函数makeSound()，Dog和Cat类分别重写了这个函数。当基类指针或引用指向Dog或Cat对象时，可以通过调用makeSound()函数来实现动态多态。

例如：s

Animal* animal = new Dog;
animal->makeSound(); // 调用Dog类的makeSound()函数

animal = new Cat;
animal->makeSound(); // 调用Cat类的makeSound()函数

在上面的例子中，animal指针先指向Dog对象，然后调用makeSound()函数时会调用Dog类的makeSound()函数；之后animal指针又指向Cat对象，调用makeSound()函数时会调用Cat类的makeSound()函数。这就体现了动态多态的特性。

总之，通过公有继承和虚函数，C++提供了一种强大的多态机制，可以使代码更加灵活和易于扩展。

 3.4静态联编和动态联编

静态联编（静态绑定）和动态联编（动态绑定）是面向对象编程中两种不同的函数调用机制。

1. 静态联编（静态绑定）： 静态联编是指在编译时确定调用哪个函数的机制，也称为早期绑定。在静态联编中，函数调用的解析是基于变量的静态类型（编译时类型）进行的。编译器会根据变量的声明类型来决定调用哪个函数，并且这个决定是在编译阶段确定的。

静态联编适用于非虚函数和静态函数。由于在编译时确定了函数的调用，因此静态联编具有较高的执行效率，但缺少灵活性和多态性。

1. 动态联编（动态绑定）： 动态联编是指在运行时确定调用哪个函数的机制，也称为晚期绑定。在动态联编中，函数调用的解析是基于变量的实际类型（运行时类型）进行的。编译器会根据对象的实际类型来决定调用哪个函数，这个决定是在运行时确定的。

动态联编适用于虚函数。通过使用虚函数和基类指针或引用，可以实现在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数，实现多态性。动态联编提供了更高的灵活性和可扩展性，但在运行时需要额外的开销。

总结：

• 静态联编是在编译时确定函数调用的机制，适用于非虚函数和静态函数，执行效率较高。
• 动态联编是在运行时确定函数调用的机制，适用于虚函数，可以实现多态性，具有更高的灵活性和可扩展性，但在运行时需要额外开销。

#include 

// 基类 Animal
class Animal {
public:
    void makeSound() {
        std::cout << "Animal makes a sound." << std::endl;
    }
};

// 派生类 Dog
class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() {
        std::cout << "Dog barks." << std::endl;
    }
};

// 派生类 Cat
class Cat : public Animal {
public:
    void makeSound() {
        std::cout << "Cat meows." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Animal animal;
    Dog dog;
    Cat cat;

    // 静态联编 - 根据变量的静态类型调用函数
    animal.makeSound();  // 输出: Animal makes a sound.
    dog.makeSound();     // 输出: Dog barks.
    cat.makeSound();     // 输出: Cat meows.

    // 动态联编 - 使用指针或引用调用虚函数
    Animal* animalPtr1 = &animal;
    Animal* animalPtr2 = &dog;
    Animal* animalPtr3 = &cat;

    animalPtr1->makeSound(); // 输出: Animal makes a sound.
    animalPtr2->makeSound(); // 输出: Dog barks.
    animalPtr3->makeSound(); // 输出: Cat meows.

    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个基类 Animal 和两个派生类 Dog 和 Cat。Animal 类中的 makeSound 函数并非虚函数，因此在静态联编中，无论使用基类对象还是派生类对象调用该函数，都会调用基类的实现。

然而，当我们使用基类指针或引用指向派生类的对象时，通过动态联编（虚函数）来调用 makeSound 函数时，将根据对象的实际类型来确定应该调用哪个类的实现。这样，我们可以实现多态性，即相同的函数调用可以根据对象的实际类型产生不同的行为。

3.5访问控制

是面向对象编程中的一个重要概念，用于限制类成员的访问权限。通过访问控制，我们可以控制哪些部分的代码可以访问类的成员变量和成员函数，以确保数据的封装性和安全性。

在大多数面向对象编程语言中，通常有以下几种访问控制修饰符：

1. 公有（Public）：公有成员可以在任何地方被访问，包括类的内部和外部。其他类和对象都可以直接访问公有成员。

2. 私有（Private）：私有成员只能在类的内部被访问，其他类和对象无法直接访问私有成员。私有成员通常用于实现类的内部逻辑和数据隐藏。

3. 保护（Protected）：保护成员可以在类的内部和派生类中被访问。派生类中的成员函数可以访问基类的保护成员，但其他类和对象无法直接访问保护成员。

不同的编程语言可能使用不同的关键字来表示这些访问控制修饰符，例如：

• C++ 中使用 public、private 和 protected 关键字。
• Java 中使用 public、private 和 protected 关键字。
• Python 中使用命名约定（例如 _ 前缀）来表示私有成员，而没有严格的访问控制修饰符。

下面是一个 C++ 的示例代码，演示了访问控制的用法：

#include 

class MyClass {
public:    // 公有成员
    int publicVar;

    void publicMethod() {
        std::cout << "This is a public method." << std::endl;
    }

private:   // 私有成员
    int privateVar;

    void privateMethod() {
        std::cout << "This is a private method." << std::endl;
    }

protected: // 保护成员
    int protectedVar;

    void protectedMethod() {
        std::cout << "This is a protected method." << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.publicVar = 10;     // 可以直接访问公有成员变量
    obj.publicMethod();     // 可以直接调用公有成员函数

    // 下面的语句将导致编译错误，因为私有成员和保护成员无法在外部访问
    // obj.privateVar = 20; 
    // obj.privateMethod();
    // obj.protectedVar = 30; 
    // obj.protectedMethod();

    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个类 MyClass，其中包含公有、私有和保护成员。在 main 函数中，我们可以直接访问和调用公有成员，但无法访问私有和保护成员。

这种访问控制机制可以帮助我们保护类的内部实现细节，封装数据并提供统一的接口。通过对成员的合理访问控制，我们可以提高代码的安全性、可维护性和可扩展性。

3.6ABC理念

ABC理念是一种管理思想，是Activity-Based Costing（基于活动成本核算）的缩写，有时也被称为Activity-Based Management（基于活动管理）。它在20世纪80年代末由哈佛商学院教授Robert S. Kaplan和Robin Cooper提出，旨在帮助企业更精确地计算成本和经营绩效，以优化产品和服务的设计、生产和销售过程。

ABC理念认为，企业的成本不仅取决于直接材料、直接人工和制造费用等传统成本指标，还受到活动成本的影响。活动成本是指生产或提供产品和服务所需的所有活动和资源的成本，包括设备、人力、能源、时间等。ABC理念通过对活动进行分析和定价，将成本更准确地分配到各个产品、服务或客户上，以便更好地评估其贡献度和盈利能力。

ABC理念的主要思想可以概括为以下几点：

1. 强调活动的重要性：企业的成本和绩效不仅取决于产品和服务本身，还受到生产和销售过程中的各种活动的影响。因此，要准确计算成本和评估绩效，就需要先详细了解和分析这些活动。

2. 区分成本驱动因素：ABC理念认为，不同的活动对成本的贡献程度不同。通过区分成本驱动因素（也就是导致各项活动发生的原因），可以更好地了解成本结构和优化资源配置。

3. 精细计算成本：ABC理念强调将成本精细化到各个活动和产品/服务上，以便更准确地定价和分配成本。这可以帮助企业更好地了解各种产品和服务的盈利能力，并且优化产品和服务的设计、制造和销售过程。

4. 以客户为中心：ABC理念认为，客户是企业最重要的资产。因此，在分析成本和评估绩效时，要以客户为中心，关注他们的需求和反馈，并根据客户的需求来制定产品和服务的设计、生产和销售策略。

ABC理念在管理实践中得到了广泛应用，特别是在制造业和服务业中。它的主要优点包括：

1. 更准确地计算成本和评估绩效，有助于优化资源配置和提高盈利能力。

2. 帮助企业更好地理解产品和服务的盈利能力，以便优化产品和服务的设计、制造和销售过程。

3. 强调客户需求和反馈，有助于提高客户满意度和忠诚度。

4. 促进内部控制和管理流程的优化，有助于提高企业效率和效益。

ABC理念也存在一些挑战和限制。例如，实施ABC理念需要大量的数据收集和分析工作，对企业的信息系统和人力资源提出了较高的要求。此外，ABC理念也可能导致某些活动过度成本化，从而影响企业的有效性和效率。因此，在实施ABC理念时需要慎重考虑，并结合实际情况进行适当的调整和优化。