C++之类的继承（九）

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本文记录了C++中与类的继承相关的容易遗忘的一些知识。

构造与析构

创建派生类的对象时，程序会先调用基类的构造函数，然后再调用派生类的构造函数。

基类的构造函数负责初始化继承的数据成员。派生类的构造函数负责初始化任何新增的数据成员。

派生类的构造函数总会调用基类的构造函数。你可以使用初始化列表语法来指定要使用哪个基类构造函数。否则，将使用默认的基类构造函数。

当派生类的对象销毁时，程序会先调用派生类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。

静态绑定与动态绑定

C++规定了虚函数应该如何运行，但将其实现方式留给了编译器编写者。不需要了解实现方法就能使用虚函数，但了解它是如何实现的或许能帮助你更好地理解相关概念，下面是一种实现方式。

虚函数机制

使用虚函数在内存和执行速度方面会产生以下适度的开销：

  • 每个对象的大小都会增加，增加的量为容纳一个地址所需的空间。
  • 编译器会为每个类创建一个（数组形式的）虚函数地址表。
  • 对于每次函数调用，都会多一个步骤：去表中查找地址。

要记住，尽管非虚函数比虚函数效率略高，但它们不提供动态绑定。

抽象基类

C++有一种通过使用纯虚函数来提供未实现函数的方法。纯虚函数在其声明的末尾带有 = 0，正如Area()方法所示：

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class BaseEllipse // abstract base class
{
private:
    double x; // x-coordinate of center
    double y; // y-coordinate of center
    ...
public:
    BaseEllipse(double x0 = 0, double y0 = 0) : x(x0),y(y0) {}
    virtual ~BaseEllipse() {}
    void Move(int nx, ny) { x = nx; y = ny; }
    virtual double Area() const = 0; // a pure virtual function
    ...
}

当一个类声明包含纯虚函数时，就不能创建该类的对象。其理念是，包含纯虚函数的类仅作为基类存在。

简而言之，原型中的 =0表明该类是一个抽象基类，并且该类不一定非要定义这个函数（也可以定义）。= 0 的作用是告诉编译器 “这个函数是纯虚的，该类是抽象类”，它只是一个标识，而非 “禁止定义” 的指令。编译器允许你为纯虚函数编写函数体，只是函数体不能写在类的内部，必须写在类外部。

ABC哲学

ABC方法是一种系统性和条理性更强的处理继承的方式。在设计ABC之前，首先必须构建一个模型，明确需要哪些类来表示一个编程问题，以及这些类之间是如何相互关联的。一种观点认为，如果设计了一个类的继承层次结构，那么唯一的具体类应该是那些永远不会作为基类的类。这种方法往往能产生更简洁的设计，减少复杂性。

一种理解ABC的方式是将其视为对接口的一种强制实施。ABC要求其纯虚函数必须在任何具体的派生类中被重写，这就迫使派生类遵守ABC所设定的接口规则。这种模式在基于组件的编程范式中很常见，在这种范式下，ABC的使用使组件设计者能够创建一份“接口契约”，所有从该ABC派生的组件都能保证至少支持ABC所规定的通用功能。