汉扬编程 编程大纲 C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

1、封装封装,即隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制程序对类属性的读取和修改。

C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

对于类的内部,成员函数可以自由修改成员变量,进行更精确的控制;对于类的外部,良好的封装能够减少耦合,同时隐藏实现细节。C++类成员的三种访问权限:public/protected/private

试想如果对类中成员变量的访问不做限制,那任何代码都可以访问、修改,虽然这样看起来更加灵活,但也意味着不可控,成员变量可以随意被修改,而且修改逻辑可能在代码中的各个角落,影响代码的可读性、可维护性。

2、抽象抽象包括两个方面,一是数据抽象,二是过程抽象。

数据抽象,关注于目标的特性信息;过程抽象,关注于目标的功能是什么,而不是功能是怎么实现的。比如对于“学生”这个对象,其目标特性信息包括:学校、年级、班级、学号、成绩等;其功能包括:学习、运动、绘画、考试、比赛等。

封装主要讲的是隐藏信息、保护数据,而抽象讲的是隐藏方法的具体实现。

类的方法主要通过“函数”这一语法机制来实现的。通过函数包裹具体的实现逻辑,这本身就是一种抽象。调用者在使用函数的时候,并不需要去研究函数内部的实现逻辑,只需要通过函数的命名、注释或者文档,了解其提供了什么功能,就可以直接使用了。

3、继承继承,即子类继承父类的特征和行为,使得子类具有父类的成员变量和方法。

C++类的三种继承方式:public/protected/private

从继承关系上来讲,继承可以分为两种模式,单继承和多继承。

单继承表示一个子类只继承一个父类;多继承表示一个子类可以继承多个父类。继承最大的一个好处就是代码复用。假如两个类有一些相同的属性和方法,我们就可以将这些相同的部分,抽取到父类中,让两个子类继承父类。这样,两个子类就可以重用父类中的代码,避免代码重复写多遍。不过,过度使用继承,继承层次过深,也会导致代码可读性、可维护性变差。

4、多态多态,即同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。表现形式有覆盖和重载。

覆盖是指子类重写从基类继承过来的函数,函数名、返回值、参数列表都必须和基类相同。当子类的对象调用成员函数的时候,如果成员函数有被覆盖则调用子类中覆盖的版本,否则调用从基类继承过来的函数。重载指在相同作用域中存在多个同名的函数,这些函数的参数表不同,编译器根据函数不同的形参表对同名函数的名称做修饰,然后这些同名函数就成了不同的函数。C++覆盖和重载的区别

C语言对象编程第三弹:多态

多态的概念及C++例子关于多态,之前整理的什么是面向对象?这篇文章有说到:

C++面向对象开发的四大特性:封装、抽象、继承、多态

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构,并且类之间是通过继承关联时,就会用到多态。多态意味着调用成员函数时,会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。比如关于多态的C++的例子(该C++代码来自菜鸟教程):

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#include <iostream> using namespace std;// 基类  class Shape {   protected:      int width, height;   public:      Shape( int a=0, int b=0)     {         width = a;         height = b;     }      virtual int area()     {         cout << "Parent class area" <<endl;         return 0;     }};​// 派生类Rectangleclass Rectangle: public Shape{   public:      Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }      int area ()     {         cout << "Rectangle class area" <<endl;         return (width * height);     }};​// 派生类Triangleclass Triangle: public Shape{   public:      Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }      int area ()     {         cout << "Triangle class area" <<endl;         return (width * height / 2);     }};​// 程序的主函数int main( ){   Shape *shape;   Rectangle rec(10,7);   Triangle  tri(10,5);   // 存储矩形的地址   shape = &rec;   // 调用矩形的求面积函数 area   shape->area();   // 存储三角形的地址   shape = &tri;   // 调用三角形的求面积函数 area   shape->area();     return 0;}编译、运行结果为:

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代码中用到了一个关键字:virtual,这是C++的关键字。基类中用virtual关键字修饰的函数叫做虚函数。这虚函数有点像弱定义的感觉,先定义一个弱的/虚的函数,其它地方再定义同名的真的函数,实际用的是真的函数。

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该例中,在派生类中重新定义基类中定义的虚函数area时,会告诉编译器不要静态链接到该函数,而是根据所调用的对象类型来选择调用真正的函数。

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假如这个例子中不使用virtual来修饰基类中的area函数,则上例输出结果则为:

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显然,如果没有virtual来修饰的话,用到的都是基类中的area。

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本篇笔记我们还需要知道一个知识:虚函数表。具体介绍如(图片来自百度百科):

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本篇笔记关于C++相关知识的就不再拓展,感兴趣的朋友可自行查资料进行学习。下面来看看C语言中怎么来实现上诉的例子:

C语言多态实例分析这一节我们用C语言来实现上述例子的功能。下面看具体实现:

1、虚函数表首先,我们可以使用函数指针来模拟C++的虚函数表:

/* 模拟C++的虚函数表 */typedef struct _Ops{ int (*area)(void);}Ops;2、基类Shape:/* 基类 */  typedef struct _Shape { Ops ops; int width; int height;}Shape;3、派生类Rectangle、Triangle/* 派生类Rectangle */typedef struct _Rectangle{ Shape shape; char rectangle_name[20];}Rectangle;​/* 派生类Triangle */typedef struct _Triangle{ Shape shape; char triangle_name[20];}Triangle;4、两个派生类对应的area函数/* Rectangle的area函数 */int rectangle_area(void){ printf("Rectangle class area\\n");}​/* Triangle的area函数 */int triangle_area(void){ printf("Triangle class area\\n");}5、主函数/测试函数/* 主函数 */int main(void){ Rectangle rectangle; memset(&rectangle, 0, sizeof(Rectangle)); rectangle.shape.ops.area = rectangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */​ Triangle triangle; memset(&triangle, 0, sizeof(Triangle)); triangle.shape.ops.area = triangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */​ Shape *shape;​ shape = (Shape*)&rectangle; shape->ops.area();​ shape = (Shape*)▵ shape->ops.area(); return 0;}编译、运行结果为:

与C++例子中得到的结果是一样的。即父类指针shape来操作两个子类时,使用相同的接口时调用了不同的函数:

以上实现了简单的多态的功能。

这个例子中我们的操作函数(虚函数)只有一个,即area函数。假如有多个操作函数,我们可以再建个结构体变量(函数表)把这些函数再包一层,这样会更清晰些。在这个例子中,有如下对应关系:

因为这里只有一个操作函数,所以就没有建立一个函数表来包装一层了。我们可以再加一个函数表,如:

有多个函数的话,就更有必要构建一个函数表了:

这种方式是不是很熟悉了?如在通俗易懂,嵌入式Linux驱动基础就是这样的套路:

Linux内核给我们提供一个文件操作的结构体模板,我们需要用到什么依次实现、依次填充函数表,这样就很清晰。

除此之外,这里的给结构体初始化的方式使用如下这种方式:

可能有些朋友没用过这种初始化结构体的方式。这里就顺便提一下,这时使用指定初始化器(designated initializer)的方式。

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怎样用C语言实现继承和多态?

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