解析C++編程中的繼承方面的運用_C 語言

C++繼承與組合詳解
我們知道，在一個類中可以用類對象作為資料成員，即子物件（詳情請查看：C++有子物件的衍生類別的建構函式）。實際上，對象成員的類型可以是本衍生類別的基類，也可以是另外一個已定義的類。在一個類中以另一個類的對象作為資料成員的，稱為類的組合(composition)。

例如，聲明Professor(教授)類是Teacher(教師)類的衍生類別，另有一個類BirthDate(生日)，包含year,month,day等資料成員。可以將教授生日的資訊加入到Professor類的聲明中。如：

class Teacher //教師類{public:  // Some Codeprivate:  int num;  string name;  char sex;};class BirthDate //生日類{public:  // Some Codeprivate:  int year;  int month;  int day;};class Professor:public Teacher //教授類{public:  // Some Codeprivate:  BirthDate birthday; //BirthDate類的對象作為資料成員};

類的組合和繼承一樣，是軟體重用的重要方式。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。通過繼承建立了衍生類別與基類的關係，它是一種 “是”的關係，如“白貓是貓”，“黑人是人”，衍生類別是基類的具體化實現，是基類中的一 種。通過組合建立了成員類與組合類別（或稱複合類）的關係，在本例中BirthDate是成員類，Professor是組合類別（在一個類中又包含另一個類的對象成員）。它們之間不是‘‘是”的 關係，而是“有”的關係。不能說教授(Professor)是一個生日(BirthDate)，只能說教授(Professor)有一個生日(BirthDate)的屬性。

Professor類通過繼承，從Teacher類得到了num,name,age,sex等資料成員，通過組合，從BirthDate類得到了year,month,day等資料成員。繼承是縱向的，組合是橫向的。

如果定義了Professor對象prof1，顯然prof1包含了生日的資訊。通過這種方法有效地組織和利用現有的類，大大減少了工作量。如果有
 

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

在main函數中調用這兩個函數：
  

 fun1(prof1); //正確，形參為Teacher類對象的引用，實參為Teacher類的子類對象，與之賦值相容  fun2(prof1.birthday); //正確，實參與形參類型相同，都是BirthDate類對象  fun2(prof1); //錯誤，形參要求是BirthDate類對象，而prof1是Professor類型，不匹配

如果修改了成員類的部分內容，只要成員類的公用介面(如標頭檔名)不變，如無必要，組合類別可以不修改。但組合類別需要重新編譯。

繼承在軟體開發中的重要意義
繼承是物件導向技術的重要內容，有了繼承，使軟體的重用成為可能。

過去，軟體人員開發新的軟體，能從已有的軟體中直接選用完全符合要求的組件不 多，一般都要進行許多修改才能使用，實際上有相當部分要重新編寫，工作童很大。縮短軟體開發過程的關鍵是鼓勵軟體重用。繼承機制解決了這個問題。編寫物件導向的程式時要把注意力放在實現對自己有用的類上面，對已有的類加以整理和分類，進行剪裁和修改，在此基礎上集中精力編寫衍生類別新增加的部分，使這些類能夠被程式設計的許多領域使用。繼承是C++和C的蟑重要的區別之一。

由於C++提供了繼承的機制，這就吸引了許多廠商開發各類實用的類庫。使用者將它們作為基類去建立適合於自己的類(即衍生類別)，並在此基礎上設計自己的應用程式。類庫的出現使得軟體的重用更加方便，現在有一些類庫是隨著C++編譯系統賣給使用者的。讀者不要認為類庫是C++編譯系統的一部分。不同的C++編譯系統提供的由不同廠商開發的類庫一般是不同的。在一個C++編譯系統內容下利用類庫開發的稈序，在另一種C++編譯系統內容下可能不能工作，除非把類庫也移植過去。考慮到廣大使用者的情況，目前隨C++編譯系統提供的類庫是比較通用的，但它的針對性和實用範圍也隨之受到限制。 隨著C ++在全球的迅速推廣，在世界範圍內開發用於各個領域的類庫的工作正日益興旺。

對類庫中類的聲明一般放在標頭檔中，類的實現(函數的定義部分)是單獨編譯的，以目標代碼形式存放在系統某一目錄下。使用者使用類庫時，不需要瞭解原始碼，但必須知道標頭檔的使用方法和怎樣去串連這些目標代碼(在哪個子目錄下)，以便來源程式在編譯後與之串連。

由於基類是單獨編譯的，在程式編譯時間只需對衍生類別新增的功能進行編譯，這就大大提高了偵錯工具的效率。如果在必要時修改了基類，只要基類的公用介面不變，衍生類別不必修改，但基類需要重新編譯，衍生類別也必須重新編譯，否則不起作用。

那麼，人們為什麼這麼看重繼承，要求在軟體開發中使用繼承機制，儘可能地通過繼承建立一批新的類？為什麼不是將已有的類加以修改，使之滿足自己應用的要求呢？

歸納起來，有以下幾個原因：
有許多基類是被程式的其他部分或其他程式使用的，這些程式要求保留原有的 基類不受破壞。使用繼承是建立新的資料類型，它繼承了基類的所有特徵，但不改變基類本身。基類的名稱、構成和訪問屬性絲毫沒有改變，不會影響其他程式的使用。
使用者往往得不到基類的原始碼。如果想修改已有的類，必須掌握類的聲明和類的實現(成員函數的定義)的原始碼。但是，如果使用類庫，使用者是無法知道成員函數的代碼的，因此也就無法對基類進行修改。
在類庫中，一個基類可能已被指定與使用者所需的多種組件建立了某種關係，因此 在類庫中的基類是不容許修改的（即使使用者知道了原始碼，也決不允許修改）。
實際上，許多基類並不是從已有的其他程式中選取來的，而是專門作為基類設計的。有些基類可能並沒有什麼獨立的功能，只是一個架構，或者說是抽象類別。人們根據需要設計了一批能適用於不同用途的通用類，目的是建立通用的資料結構，以便使用者在此基礎上添加各種功能，從而建立各種功能的衍生類別。
在物件導向程式設計中，需要設計類的階層，從最初的抽象類別出發，每一層衍生類別的建立都逐步地向著目標的具體實現前進，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系統的角度統一規劃，精心組織。