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第十六讲：多重继承本讲基本要求*掌握：继承与派生的概念以及继承的分类。*理解：多重派生的构造函数;初始化基类成员的使用。*了解：纯虚函数和动态联编。重点、难点:继承与派生的概念以及继承的分类。C++允许一个派生类同时继承多个基类。这种行为称为多重继承(multipieinheritance)。一、声明多重继承的方法如果已声明了类A、类B和类C，可以声明多重继承的派生类D：classD：publicA，privateB，protectedC{类D新增加的成员}说明：D是多重继承的派生类，它以公用继承方式继承A类，以私有继承方式继承B类，以保护继承方式继承C类。D按不同的继承方式的规则继承A，B，C的属性，确定各基类的成员在派生类中的访问权限。二、多重继承派生类的构造函数多重继承派生类的构造函数形式：派生类构造函数名(总参数表列)：基类1构造函数(参数表列)，基类2构造函数(参数表列)，基类3构造函数(参数表列){派生类中新增数据成员初始化语句}各基类的排列顺序任意。派生类构造函数的执行顺序同样为：先调用基类的构造函数，再执行派生类构造函数的函数体。例8：声明一个教师(Teacher)类和一个学生(Student)类，用多重继承的方式声明一个研究生(Graduate)派生类。教师类中包括数据成员name(姓名)、age(年龄)、title(职称)。学生类中包括数据成员namel(姓名)、age(性别)、score(成绩)。在定义派生类对象时给出初始化的数据，然后输出这些数据。#includeiostream#includestringusingnamespacestd;classTeacher//声明Teacher(教师)类{public://公用部分Teacher(stringnam,inta,stringt)//构造函数{name=nam;age=a;title=t;}voiddisplay()//输出教师有关数据{coutname:nameendl;coutageageendl;couttitle:titleendl;}protected://保护部分stringname;intage;stringtitle;};//职称classStudent//声明类Student(学生){public:Student(stringnam,chars,floatsco){name1=nam;sex=s;score=sco;}//构造函数voiddisplay1()//输出学生有关数据{coutname:name1endl;coutsex:sexendl;coutscore:scoreendl;}protected://保护部分stringname1;charsex;floatscore;}；//成绩classGraduate:publicTeacher,publicStudent//声明多重继承的派生类Graduate{public:Graduate(stringnam,inta,chars,stringt,floatsco,floatw):Teacher(nam,a,t),Student(nam,s,sco),wage(w){}voidshow()//输出人员的有关数据{coutname:nameendl;coutage:ageendl;coutsex:sexendl;coutscore:scoreendl;couttitle:titleendl;coutwages:wageendl;}private:floatwage;}；//工资intmain(){Graduategrad1(Wang-li,24,'f',assistant,89.5,1234.5);grad1.show();return0;}程序运行结果如下：name：Wang-liage：24sex：fscore：89.5title：assistantwages：1234．5由于此程序的目的只是说明多重继承的使用方法，因此对各类的成员尽量简化(例如没有部门、专业、授课名称等项目)，以减少篇幅。有了此基础，读者就可以举一反三，根据实际需要写出更复杂的程序。注意：1、由于在两个基类中把数据成员声明为protected，因此可以通过派生类的成员函数引用基类的成员。如果在基类中把数据成员声明为private，则派生类成员函数不能引用这些数据。2、出现二义性。在两个基类中分别用name和namel来代表姓名，其实这是同一个人的名字，从Graduate类的构造函数中可以看到总参数表中的参数nam分别传递给两个基类的构造函数，作为基类构造函数的实参。现在两个基类都需要有姓名这一项，能否用同一个名字name来代表?实际上，在本程序中只作这样的修改是不行的，因为在同一个派生类中存在着两个同名的数据成员，在派生类的成员函数show中引用name时就会出现二义性，编译系统无法判定应该选择哪一个基类中的name。为了解决这个矛盾，程序中分别用name和namel来代表两个基类中的姓名，这样程序能通过编译，正常运行。但是应该说这是为了通过编译而采用的并不高明的方法。虽然在本程序中这是可行的，但它没有实用意义，因为绝大多数的基类都是已经编写好的、已存在的，用户可以利用它而无法修改它。解决这个问题有一个好方法：在两个基类中可以都使用同一个数据成员名name，而在show函数中引用数据成员时指明其作用域，如coutname：”Teacher::nameendl；这就是惟一的，不致引起二义性，能通过编译，正常运行。3、在多重继承时，从不同的基类中会继承一些重复的数据，例如，在本例中姓名就是重复的，实际上会有更多的重复的数据(如两个基类中都有年龄、性别、住址、电话等)，这是很常见的，因为一般情况下使用的是现成的基类。如果有多个基类，问题会更突出。在设计派生类时要细致考虑其数据成员，尽量减少数据冗余。事实上，基类为用户提供了不同的“菜盘子”，用户应当善于选择所需的基类，并对它们作某些加工(选择继承方式)，还要善于从基类中选用所需的成员，再加上自己增加的成员，组成自己的“盘子”。三、多重继承引起的二义性问题注意的问题：多重继承增加了程序的复杂度，使程序的编写和维护变得相对困难，容易出错。其中最常见的问题就是继承的成员同名而产生的二义性(ambiguous)问题。类A和类B中都有成员函数display和数据成员a，类C是类A和类B的直接派生类。分别讨论下列3种情况：情况1：两个基类有同名成员。如下图所示。classA{public：inta；voiddisplay()；}；classB{public：inta；voiddisplay()；}；classC：publicA，publicB{public：intb;voidshow()；}；如果在main函数中定义C类对象c1，并调用数据成员a和成员函数display：Cc1；c1.a=3：//二义性c1.display()；//二义性应该怎样解决这个问题呢?可以用基类名来限定。解决方案：如：c1.A::a=3；//引用cl对象中的基类A的数据成员ac1.A::display()；//调用cl对象巾的基类A的成员函数display如果是在派生类C中通过派生类成员函数show访问基类A的display和a，可以不必写对象名而直接写:A::a=3；//指当前对象A::display()；如同上一节最后所介绍的那样。为清楚起见，上图应改用下图的形式表示。情况2：两个基类和派生类三者都有同名成员。将上面的c类声明改为：classC：publicA，publicB{inta；voiddisplay()；}；如右图所示。即有3个a，3个display函数。如果在main函数中定义c类对象c1，并调用数据成员a和成员函数display：Ccl；c1.a=3；c1.display()；解决方案：说明规则是：基类的同名成员在派生类中被屏蔽，成为“不可见”的，或者说，派生类新增加的同名成员覆盖了基类中的同名成员。因此如果在定义派生类对象的模块中通过对象名访问同名的成员，则访问的是派生类的成员。请注意：不同的成员函数，只有在函数名和参数个数相同、类型相匹配的情况下才发生同名覆盖，如果只有函数名相同而参数不同，不会发生同名覆盖，而属于函数重载。情况3：如果类A和类B是从同一个基类派生的如图18classN{public：inta；voiddisplay(){coutA::a=aendl；}}；classA：publicN{public：inta1；}；classB：publicN{public：inta2；}；classC：publicA，publicB{public：inta3；voidshow(){couta3=a3endl；}}；intmain(){Ccl；//定义C类对象cl……}在类A和类B中虽然没有定义数据成员a和成员函数display，但是它们分别从类N继承了数据成员a和成员函数display，这样在类A和类B中同时存在着两个同名的数据成员a和成员函数display。它们是N类成员的拷贝。类A和类B中的数据成员a代表两个不同的存储单元，可以分别存放不同的数据。在程序中可以通过类A和类B的构造函数去调用基类N的构造函数，分别对类A和类B的数据成员a初始化。图19和图20表示了派生类C中成员的情况。图19图20怎样才能访问类A中从基类N继承下来的成员呢?显然不能用c1.a=3;c1.display()；或c1.N::a=3；c1.N::display()；因为这样依然无法区别是类A中从基类N继承下来的成员，还是类B中从基类N继承下来的成员。应当通过类N的直接派生类名来指出要访问的是类N的哪一个派牛类中的基类成员。如c1.A::a+3;c1.A::display()；//要访问的是类N的派生类A中的基类成员解决方案：四、虚基类1、虚基类的作用从上面的介绍可知：如果一个派生类有多个直接基类，而这些直接基类又有一个共同的基类，则在最终的派生类中会保留该间接共同基类数据成员的多份同名成员。在引用这些同名的成员时，必须在派生类对象名后增加直接基类名，以避免产生二义性，使其惟一地标识一个成员，如c1．A::display()。在一个类中保留间接共同基类的多份同名成员，虽然有时是有必要的，可以在不同的数据成员中分别存放不同的数据，也可以通过构造函数分别对它们进行初始化。但在大多数情况下，这种现象是人们不希望出现的。因为保留多份数据成员的拷贝，不仅占用较多的存储空间，还增加了访问这些成员时的困难，容易出错。而且在实际上，并不需要有多份拷贝。C++提供虚基类(virtualbaseclass)的方法，使得在继承间接共同基类时只保留一份成员。假设类D是类B和类C公用派生类，而类B和类C又是类A的派生类，如图2l所示。设类A有数据成员data和成员函数fun，见图5．22(a)。派生类B和C分别从类A继承了data和fun，此外类B还增加了自己的数据成员datab，类C增加了数据成员data_c。如图5．22(b)所示。如果不用虚基类，根据前面学过的知识，在类D中保留了类A成员data的两份拷贝。在图5．22(c)中表示为intB::data和intC::data。同样有两个同名的成员函数，表示为voidB::fun()和voidC::fun()。类B中增加的成员data_b和类C中增加的成员datac不同名，不必用类名限定。此外，类D还增加了自己的数据成员data_d和成员函数fun_d。图21图22现在，将类A声明为虚基类，方法如下：classA//声明基类A{…}；classB：virtualpublicA//声明类B是类A的公用派生类，A是B的虚基类{…}；classC：virtualpublic