C++繼承與組合詳解
我們知道，在一個(gè)類中可以用類對(duì)象作為數(shù)據(jù)成員，即子對(duì)象（詳情請(qǐng)查看：C++有子對(duì)象的派生類的構(gòu)造函數(shù)）。實(shí)際上，對(duì)象成員的類型可以是本派生類的基類，也可以是另外一個(gè)已定義的類。在一個(gè)類中以另一個(gè)類的對(duì)象作為數(shù)據(jù)成員的，稱為類的組合(composition)。

例如，聲明Professor(教授)類是Teacher(教師)類的派生類，另有一個(gè)類BirthDate(生日)，包含year,month,day等數(shù)據(jù)成員?？梢詫⒔淌谏盏男畔⒓尤氲絇rofessor類的聲明中。如：

class Teacher //教師類
{
public:
  // Some Code
private:
  int num;
  string name;
  char sex;
};
class BirthDate //生日類
{
public:
  // Some Code
private:
  int year;
  int month;
  int day;
};
class Professor:public Teacher //教授類
{
public:
  // Some Code
private:
  BirthDate birthday; //BirthDate類的對(duì)象作為數(shù)據(jù)成員
};

類的組合和繼承一樣，是軟件重用的重要方式。組合和繼承都是有效地利用已有類的資源。但二者的概念和用法不同。通過繼承建立了派生類與基類的關(guān)系，它是一種 “是”的關(guān)系，如“白貓是貓”，“黑人是人”，派生類是基類的具體化實(shí)現(xiàn)，是基類中的一 種。通過組合建立了成員類與組合類（或稱復(fù)合類）的關(guān)系，在本例中BirthDate是成員類，Professor是組合類（在一個(gè)類中又包含另一個(gè)類的對(duì)象成員）。它們之間不是‘‘是”的 關(guān)系，而是“有”的關(guān)系。不能說教授(Professor)是一個(gè)生日(BirthDate)，只能說教授(Professor)有一個(gè)生日(BirthDate)的屬性。

Professor類通過繼承，從Teacher類得到了num,name,age,sex等數(shù)據(jù)成員，通過組合，從BirthDate類得到了year,month,day等數(shù)據(jù)成員。繼承是縱向的，組合是橫向的。

如果定義了Professor對(duì)象prof1，顯然prof1包含了生日的信息。通過這種方法有效地組織和利用現(xiàn)有的類，大大減少了工作量。如果有
 

  void fun1(Teacher &);
  void fun2(BirthDate &);

在main函數(shù)中調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)：
  

 fun1(prof1); //正確，形參為Teacher類對(duì)象的引用，實(shí)參為Teacher類的子類對(duì)象，與之賦值兼容
  fun2(prof1.birthday); //正確，實(shí)參與形參類型相同，都是BirthDate類對(duì)象
  fun2(prof1); //錯(cuò)誤，形參要求是BirthDate類對(duì)象，而prof1是Professor類型，不匹配

如果修改了成員類的部分內(nèi)容，只要成員類的公用接口(如頭文件名)不變，如無必要，組合類可以不修改。但組合類需要重新編譯。

繼承在軟件開發(fā)中的重要意義
繼承是面向?qū)ο蠹夹g(shù)的重要內(nèi)容，有了繼承，使軟件的重用成為可能。

過去，軟件人員開發(fā)新的軟件，能從已有的軟件中直接選用完全符合要求的部件不 多，一般都要進(jìn)行許多修改才能使用，實(shí)際上有相當(dāng)部分要重新編寫，工作童很大?？s短軟件開發(fā)過程的關(guān)鍵是鼓勵(lì)軟件重用。繼承機(jī)制解決了這個(gè)問題。編寫面向?qū)ο蟮某绦驎r(shí)要把注意力放在實(shí)現(xiàn)對(duì)自己有用的類上面，對(duì)已有的類加以整理和分類，進(jìn)行剪裁和修改，在此基礎(chǔ)上集中精力編寫派生類新增加的部分，使這些類能夠被程序設(shè)計(jì)的許多領(lǐng)域使用。繼承是C++和C的蟑重要的區(qū)別之一。

由于C++提供了繼承的機(jī)制，這就吸引了許多廠商開發(fā)各類實(shí)用的類庫。用戶將它們作為基類去建立適合于自己的類(即派生類)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用程序。類庫的出現(xiàn)使得軟件的重用更加方便，現(xiàn)在有一些類庫是隨著C++編譯系統(tǒng)賣給用戶的。讀者不要認(rèn)為類庫是C++編譯系統(tǒng)的一部分。不同的C++編譯系統(tǒng)提供的由不同廠商開發(fā)的類庫一般是不同的。在一個(gè)C++編譯系統(tǒng)環(huán)境下利用類庫開發(fā)的稈序，在另一種C++編譯系統(tǒng)環(huán)境下可能不能工作，除非把類庫也移植過去。考慮到廣大用戶的情況，目前隨C++編譯系統(tǒng)提供的類庫是比較通用的，但它的針對(duì)性和實(shí)用范圍也隨之受到限制。 隨著C ++在全球的迅速推廣，在世界范圍內(nèi)開發(fā)用于各個(gè)領(lǐng)域的類庫的工作正日益興旺。

對(duì)類庫中類的聲明一般放在頭文件中，類的實(shí)現(xiàn)(函數(shù)的定義部分)是單獨(dú)編譯的，以目標(biāo)代碼形式存放在系統(tǒng)某一目錄下。用戶使用類庫時(shí)，不需要了解源代碼，但必須知道頭文件的使用方法和怎樣去連接這些目標(biāo)代碼(在哪個(gè)子目錄下)，以便源程序在編譯后與之連接。

由于基類是單獨(dú)編譯的，在程序編譯時(shí)只需對(duì)派生類新增的功能進(jìn)行編譯，這就大大提高了調(diào)試程序的效率。如果在必要時(shí)修改了基類，只要基類的公用接口不變，派生類不必修改，但基類需要重新編譯，派生類也必須重新編譯，否則不起作用。

那么，人們?yōu)槭裁催@么看重繼承，要求在軟件開發(fā)中使用繼承機(jī)制，盡可能地通過繼承建立一批新的類？為什么不是將已有的類加以修改，使之滿足自己應(yīng)用的要求呢？

歸納起來，有以下幾個(gè)原因：
有許多基類是被程序的其他部分或其他程序使用的，這些程序要求保留原有的 基類不受破壞。使用繼承是建立新的數(shù)據(jù)類型，它繼承了基類的所有特征，但不改變基類本身?；惖拿Q、構(gòu)成和訪問屬性絲毫沒有改變，不會(huì)影響其他程序的使用。
用戶往往得不到基類的源代碼。如果想修改已有的類，必須掌握類的聲明和類的實(shí)現(xiàn)(成員函數(shù)的定義)的源代碼。但是，如果使用類庫，用戶是無法知道成員函數(shù)的代碼的，因此也就無法對(duì)基類進(jìn)行修改。
在類庫中，一個(gè)基類可能已被指定與用戶所需的多種組件建立了某種關(guān)系，因此 在類庫中的基類是不容許修改的（即使用戶知道了源代碼，也決不允許修改）。
實(shí)際上，許多基類并不是從已有的其他程序中選取來的，而是專門作為基類設(shè)計(jì)的。有些基類可能并沒有什么獨(dú)立的功能，只是一個(gè)框架，或者說是抽象類。人們根據(jù)需要設(shè)計(jì)了一批能適用于不同用途的通用類，目的是建立通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便用戶在此基礎(chǔ)上添加各種功能，從而建立各種功能的派生類。
在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)類的層次結(jié)構(gòu)，從最初的抽象類出發(fā)，每一層派生類的建立都逐步地向著目標(biāo)的具體實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，換句話說，是不斷地從抽象到具體的過 程。每一層的派生和繼承都需要站在整個(gè)系統(tǒng)的角度統(tǒng)一規(guī)劃，精心組織。

最新評(píng)論