c++类派生2

一、派生类与基类的构造函数关系构造函数的作用是初始化对象的成员。派生类对象包含基类子对象和派生类新增子对象两部分因此派生类构造时必须先初始化基类子对象再初始化自身新增成员。核心规则默认行为派生类的构造函数无论无参还是有参默认自动调用基类的无参构造函数。显式调用有参构造如果基类没有无参构造仅定义了有参构造或者需要用特定参数初始化基类成员必须在派生类构造函数的初始化列表中显式调用基类的有参构造函数。执行顺序基类构造函数 → 派生类成员对象的构造函数若有 → 派生类构造函数体。示例代码#include iostream #include string using namespace std; // 基类人 class Person { protected: string name; int age; public: // 基类无参构造 Person() : name(未知), age(0) { cout Person 无参构造函数执行 endl; } // 基类有参构造 Person(string n, int a) : name(n), age(a) { cout Person 有参构造函数执行 name , age endl; } }; // 派生类学生 class Student : public Person { private: string id; // 学号派生类新增成员 public: // 1. 派生类无参构造默认调用基类无参构造 Student() : id(000000) { cout Student 无参构造函数执行 endl; } // 2. 派生类有参构造显式调用基类有参构造初始化继承的成员 Student(string n, int a, string i) : Person(n, a), id(i) { cout Student 有参构造函数执行学号 id endl; } void show() { cout 姓名 name 年龄 age 学号 id endl; } }; int main() { cout 创建无参学生对象 endl; Student s1; s1.show(); cout \n 创建有参学生对象 endl; Student s2(张三, 18, 2024001); s2.show(); return 0; }输出结关键说明如果基类只定义了有参构造没有无参构造派生类构造函数必须在初始化列表显式调用基类有参构造否则编译报错。初始化列表的执行顺序只与成员声明顺序有关与初始化列表中书写顺序无关基类构造永远先于派生类。二、派生类与基类的析构函数关系析构函数的作用是释放对象占用的资源其执行顺序与构造函数完全相反先清理派生类自身的资源再清理基类子对象的资源。核心规则派生类的析构函数执行完毕后自动调用基类的析构函数。析构函数没有参数因此无法重载也不需要在派生类析构中显式调用基类析构编译器自动完成。重要当用基类指针 / 引用指向派生类对象时必须将基类析构函数声明为virtual虚析构函数否则删除对象时只会调用基类析构导致派生类资源泄漏。示例代码基于上例扩展// 给Person和Student添加析构函数 class Person { // ... 其他成员不变 public: ~Person() { cout Person 析构函数执行 name endl; } }; class Student : public Person { // ... 其他成员不变 public: ~Student() { cout Student 析构函数执行学号 id endl; } }; int main() { cout 创建有参学生对象 endl; Student s(李四, 20, 2024002); s.show(); cout 对象即将销毁 endl; return 0; // 程序结束时自动销毁局部对象 }输出结果 创建有参学生对象 Person 有参构造函数执行李四, 20 Student 有参构造函数执行学号2024002 姓名李四年龄20学号2024002 对象即将销毁 Student 析构函数执行学号2024002 Person 析构函数执行李四三、派生类与基类的拷贝构造函数关系拷贝构造函数用于用一个已存在的对象初始化新对象继承体系中拷贝构造的执行逻辑与普通构造类似。核心规则默认行为派生类的默认拷贝构造函数会自动调用基类的拷贝构造函数完成基类子对象的拷贝。显式定义派生类拷贝构造如果手动定义派生类的拷贝构造函数编译器默认调用基类的无参构造函数而非拷贝构造此时必须在初始化列表中显式调用基类的拷贝构造否则基类成员会被默认初始化导致数据丢失。示例代码#include iostream #include string using namespace std; class Person { protected: string name; int age; public: Person(string n, int a) : name(n), age(a) {} // 基类拷贝构造 Person(const Person p) : name(p.name), age(p.age) { cout Person 拷贝构造执行 endl; } void show() { cout name , age; } }; class Student : public Person { private: string id; public: Student(string n, int a, string i) : Person(n, a), id(i) {} // 错误写法显式定义派生类拷贝构造未调用基类拷贝构造 // Student(const Student s) : id(s.id) { // cout Student 拷贝构造执行错误版 endl; // } // 正确写法显式调用基类拷贝构造 Student(const Student s) : Person(s), id(s.id) { cout Student 拷贝构造执行正确版 endl; } void show() { Person::show(); cout , 学号 id endl; } }; int main() { Student s1(王五, 19, 2024003); cout 原对象; s1.show(); cout \n拷贝生成新对象 endl; Student s2(s1); // 调用拷贝构造 cout 新对象; s2.show(); return 0; }输出结果正确版原对象王五, 19, 学号2024003 拷贝生成新对象 Person 拷贝构造执行 Student 拷贝构造执行正确版 新对象王五, 19, 学号2024003错误版输出对比如果使用注释中的错误写法输出会变成原对象王五, 19, 学号2024003 拷贝生成新对象 Student 拷贝构造执行错误版 新对象, 0, 学号2024003可以看到基类的name和age被默认初始化空字符串和 0数据完全丢失。四、派生类与基类的赋值运算符重载关系赋值运算符重载用于对象之间的赋值操作其继承规则与拷贝构造类似但需要手动处理基类部分的赋值。核心规则默认行为派生类的默认赋值运算符重载函数会自动调用基类的赋值运算符完成基类子对象的赋值。显式定义派生类赋值重载如果手动定义派生类的赋值运算符编译器不会自动调用基类的赋值运算符必须通过基类名::operator显式调用否则基类成员不会被正确赋值。赋值重载需要遵循自赋值检查和返回自身引用的通用规则。示例代码#include iostream #include string using namespace std; class Person { protected: string name; int age; public: Person(string n, int a) : name(n), age(a) {} // 基类赋值运算符重载 Person operator(const Person p) { if (this ! p) { // 自赋值检查 name p.name; age p.age; cout Person 赋值运算符执行 endl; } return *this; } void show() { cout name , age; } }; class Student : public Person { private: string id; public: Student(string n, int a, string i) : Person(n, a), id(i) {} // 派生类赋值运算符重载 Student operator(const Student s) { if (this ! s) { // 自赋值检查 Person::operator(s); // 显式调用基类赋值运算符 id s.id; // 赋值派生类新增成员 cout Student 赋值运算符执行 endl; } return *this; } void show() { Person::show(); cout , 学号 id endl; } }; int main() { Student s1(赵六, 21, 2024004); Student s2(临时, 0, 000000); cout 赋值前s2; s2.show(); s2 s1; // 调用赋值运算符 cout 赋值后s2; s2.show(); return 0; }输出结果赋值前s2临时, 0, 学号000000 Person 赋值运算符执行 Student 赋值运算符执行 赋值后s2赵六, 21, 学号2024004关键说明如果注释掉Person::operator(s);赋值后 s2 的name和age仍为 临时 和 0只有id被正确赋值。五、静态成员的继承性静态成员属于类本身而非某个对象存储在静态全局区整个程序中只有一份副本。继承体系中静态成员的规则如下核心规则共享性基类的静态成员被所有派生类共享无论派生多少层静态成员只有一份。访问性派生类可以直接访问基类的公有 / 保护静态成员访问方式为基类名::静态成员或派生类名::静态成员效果相同。隐藏性派生类可以定义与基类同名的静态成员此时派生类的静态成员会隐藏基类的同名静态成员通过作用域解析符::仍可访问基类版本。示例代码#include iostream using namespace std; class Base { public: static int count; // 基类静态成员变量 static void showCount() { // 基类静态成员函数 cout Base::count count endl; } }; int Base::count 0; // 静态成员类外初始化 class Derived : public Base { public: static int count; // 派生类重定义同名静态成员隐藏基类版本 static void showCount() { // 派生类重定义同名静态函数 cout Derived::count count endl; cout Base::count Base::count endl; // 显式访问基类静态成员 } }; int Derived::count 100; // 派生类静态成员初始化 int main() { // 基类静态成员访问 Base::count 10; Base::showCount(); // 输出 Base::count 10 // 派生类访问基类静态成员 Derived::Base::showCount(); // 输出 Base::count 10 cout 通过Derived访问Base::count Derived::Base::count endl; // 派生类自身静态成员 Derived::showCount(); // 输出 Derived::count 100 和 Base::count 10 // 验证共享性修改基类静态成员所有派生类都能看到 Base::count 20; Derived::showCount(); // 输出 Base::count 20 return 0; }输出结果plaintextBase::count 10 Base::count 10 通过Derived访问Base::count 10 Derived::count 100 Base::count 10 Derived::count 100 Base::count 20六、友元的继承性友元的作用是让外部函数 / 类访问类的私有 / 保护成员但友元关系不具有继承性。核心规则基类的友元不能直接访问派生类的私有 / 保护成员除非派生类显式声明该函数 / 类为自己的友元。基类的友元可以访问派生类中从基类继承的成员如果该成员在基类中是公有的或友元通过基类指针 / 引用访问。示例代码#include iostream #include string using namespace std; class Derived; // 前向声明 class Base { private: int base_private; protected: int base_protected; public: Base(int a, int b) : base_private(a), base_protected(b) {} friend void showBase(const Base b); // 声明友元函数 }; class Derived : public Base { private: int derived_private; // 派生类私有成员 public: Derived(int a, int b, int c) : Base(a, b), derived_private(c) {} // 如果取消下面注释友元函数就能访问derived_private // friend void showBase(const Base b); }; // 友元函数实现 void showBase(const Base b) { cout 基类私有成员 b.base_private endl; cout 基类保护成员 b.base_protected endl; // 错误友元不能访问派生类的私有成员 // const Derived d static_castconst Derived(b); // cout 派生类私有成员 d.derived_private endl; } int main() { Derived d(10, 20, 30); showBase(d); // 派生类对象可以传给基类引用友元能访问基类部分 return 0; }输出结果基类私有成员10 基类保护成员20如果取消注释中访问derived_private的代码编译会报错因为showBase是 Base 的友元不是 Derived 的友元。七、final 类最终类final是 C11 引入的关键字用于修饰类或虚函数核心作用是禁止继承或重写。核心规则final 类在类名后加final关键字表示该类不能被任何类继承。final 虚函数在虚函数声明后加final表示该虚函数不能在派生类中被重写覆盖。示例代码#include iostream using namespace std; // final类不能被继承 class FinalClass final { public: void show() { cout 这是final类的成员函数 endl; } }; // 错误不能继承final类 // class Derived : public FinalClass {}; class Base { public: virtual void func() final { // final虚函数不能被重写 cout Base::func() final函数 endl; } }; class Derived : public Base { public: // 错误不能重写final虚函数 // void func() override { cout Derived::func() endl; } }; int main() { FinalClass fc; fc.show(); Base b; b.func(); return 0; }关键说明final 类通常用于设计不希望被扩展的类比如工具类、封装好的底层类防止错误继承破坏类的封装性。final 虚函数用于锁定基类的某个行为确保派生类不能修改该行为的实现。