C++(第五天----多继承、虚继承、虚函数、虚表)

一、继承对象的内存空间

构造函数调用顺序，先调用父类，再调用子类

#include<iostream>

using namespace std;

//基类   父类
class Base{
public: //公有权限   类的外部  类的内部 
        Base(){cout<<"Base()"<<endl;}
        Base(int a):baseA(a)
        {
            cout<<"Base(int a)"<<endl;
        }

        ~Base(){cout<<"~Base()"<<endl;}

        void setData(int a){
            baseA = a;
        }
        void show(){
            cout<<"baseA:"<<baseA<<"\t addr:"<<&baseA<<endl;
        }
protected: //保护权限  类的内部  子类
        
private: //私有权限  类的内部
        int baseA;
};

//子类  派生类
class Child: public Base
{
public: //公有权限   类的外部  类的内部 
        //在参数列表中指定 父类的构造函数
        Child():Base(100)
        {
            cout<<"Child()"<<endl;
        }
        Child(int a,int b):Base(a),childA(b)
        {
            cout<<"Child(int a)"<<endl;
        }

        ~Child(){cout<<"~Child()"<<endl;}

        void show(){
            Base::show();
            cout<<"childA:"<<childA<<"\t addr:"<<&childA<<endl;
        }
protected: //保护权限  类的内部

private: //私有权限  类的内部
        int childA;   
         
};


int main()
{
    Child mya(100,200);

    cout<<"mya size:"<<sizeof(mya)<<"\t addr:"<<&mya<<endl;

    mya.show();
}

打印结果：

gec@ubuntu:/mnt/hgfs/GZ22229/14C++/05/1-code$ ./a.out 
Base(int a)
Child(int a)
mya size:8     addr:0x7ffed6dc6630
baseA:100     addr:0x7ffed6dc6630
childA:200     addr:0x7ffed6dc6634
~Child()
~Base()

在这里插入图片描述
注意：
1、子类调用成员函数的时候会检测该成员函数在子类中是否存在，如果存在就调用自己的， 如果不存在就调用 父类的（前提是父类要有这个函数）
2、如果子类和父类存在同名函数，那么在子类中 父类的函数成员会被隐藏，默认调用的就是子类函数成员。如果要调用父类的函数成员必须添加类名和作用域。

mya.Base::showData();

练习1：
设计一个基类动物类（属性：体重，颜色，年龄 行为：跑，吃，睡），构造方法初始化属性
设计一个猫类继承动物类（属性：体重，颜色，年龄，品种 行为：跑吃睡，抓老鼠，叫）
定义一个猫对象–咖菲猫，调用猫的喊叫行为，抓老鼠行为 ，输出猫的属性

练习2：编写一个输出学生和教师数据的程序，学生数据有编号、姓名、年龄、学号和成绩；教师数据有编号、姓名、年龄、职称和部门。要求声明一个 person 类，并作为学生数据操作类 student 和教师数据操作类 teacher 的基类

#include <iostream>
#include <cstring>
//将命名空间打开
/*
设计一个基类 动物类（属性：体重、颜色、年龄 、性别    行为：吃喝拉撒）
设计一个猫类 继承动物类（属性：体重、颜色、年龄 、性别、    行为：吃喝拉撒、抓老鼠）
定义一个猫对象 ---断尾猫，调用猫的行为*/
using namespace std;
//动物类
class zoon{
public:   //公有权限
    zoon(int weight,int age, const char * color){
        this->weight = weight;
        this->age = age;
        strcpy(this->color,color);
    }
    void show(){
        cout << "weight:" << weight <<endl;
        cout << "age:"   << age <<endl;
        cout << "color:"  << color <<endl;
    }
protected:
    //私有属性
    int weight;    //体重
    int age;         //年龄
    char color[256];  //颜色
};
//猫类
class cat:public zoon
{
public:   //公有权限
    cat(int weight,int age,const char * color,const char *type):zoon(weight,age,color) {
        strcpy(this->type,type);
    }
    void show(){
        cout << "weight:" << weight <<endl;
        cout << "age:"   << age <<endl;
        cout << "color:"  << color <<endl;
        cout << "type:"  << type <<endl;
    }
    void behavior(){
        cout << "behavior" <<endl; 
    }
private:
    //私有
    char type[256];
    // cat Broken_tail(10,6,"white","BrokenTail");
};
int main()
{
    cat mya(10,6,"white","BrokenTail");
    mya.show();
    mya.behavior();  //行为
    
    
    return 0;
}

二、多继承

1、格式

class 子类:继承方式  基类1,继承方式  基类2 
{
    变量成员
    函数成员
};

2、例子

#include <iostream>


using namespace std;


//羊类
class Sheep{


public:
    Sheep(){
        cout<<"Sheep()"<<endl;
    }
    Sheep(int a):dataA(a)
    {
        cout<<"Sheep(int a)"<<endl;
    }
    ~Sheep(){
        cout<<"~Sheep()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
     }
    int dataA;
};


//驼类
class Tuo{


public:
    Tuo(){
        cout<<"Tuo()"<<endl;
    }
    Tuo(int a):dataB(a)
    {
        cout<<"Tuo(int a)"<<endl;
    }
    ~Tuo(){
        cout<<"~Tuo()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
     }
    int dataB;
};




//羊驼类
//多继承 的时候 基类的构造函数执行的顺序 跟  继承的先后顺序有关
class SheepTuo:public Sheep,public Tuo
{
public:
    //在构造函数的参数列表中 指定 基类的构造函数
    SheepTuo(int a,int b):Tuo(b),Sheep(a)
    {
        cout<<"SheepTuo()"<<endl;
    }
    ~SheepTuo(){
        cout<<"~SheepTuo()"<<endl;
    }
    //在子类中重写 基类的同名函数，那么基类中的同名函数就会自动隐藏
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
        cout<<"dataC value:"<<dataC<<"\t addr:"<<&dataC<<endl;
    }
    int dataC;
};




int main()
{
    //派生类对象的实例化
    SheepTuo mya(10,20);

    cout<<"mya size:"<<sizeof(mya)<<"\tmya addr:"<<&mya<<endl;

    mya.show();

    //通过基类的类名显示调用
    //mya.Sheep::show();

    return 0;
}


结果：
mylinux@ubuntu:/mnt/hgfs/13C++编程/04/1-code$ ./a.out 
A()
B()
C()
dataA addr:0x7fffd8f7f420 dataB addr:0x7fffd8f7f424 dataC addr:0x7fffd8f7f428
~C()
~B()
~A()

总结：

  • 多继承的时候，创建子类对象构造函数执行的顺序 羊—》驼----》羊驼 ,跟基类继承的先后顺序有关
  • 在派生类的构造函数初始化列表中指定基类的构造函数
    3、内存结构图
    在这里插入图片描述
    思考：如果多个基类中有同名的函数，那么创建子类的对象，然后进行调用，会发生什么情况？怎么解决

情况：编译错误，语法不通过
解决： 1. 在子类中重新实现函数，父类函数就会自动隐藏
2. 通过父类类名显示调用

三、多继承中的菱状继承（环状继承）

1、概念
多继承中的多级继承的时候，父类的父类出现公共的基类
2、例子
在这里插入图片描述

A--->D   C-->D   B-->A、C

这个继承会使D创建两个对象

#include <iostream>


using namespace std;


//动物类
class Animal{
public:
    Animal(){
        cout<<"Animal()"<<endl;
    }
    Animal(int a):dataD(a)
    {
        cout<<"Animal(int a)"<<endl;
    }
    ~Animal(){
        cout<<"~Animal()"<<endl;
    }


    int dataD;
};




//羊类 --继承于 动物类
class Sheep:public Animal{


public:
    Sheep(){
        cout<<"Sheep()"<<endl;
    }
    Sheep(int a):dataA(a)
    {
        cout<<"Sheep(int a)"<<endl;
    }
    ~Sheep(){
        cout<<"~Sheep()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
     }
    int dataA;
};


//驼类
class Tuo:public Animal{


public:
    Tuo(){
        cout<<"Tuo()"<<endl;
    }
    Tuo(int a):dataB(a)
    {
        cout<<"Tuo(int a)"<<endl;
    }
    ~Tuo(){
        cout<<"~Tuo()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
     }
    int dataB;
};




//羊驼类
//多继承 的时候 基类的构造函数执行的顺序 跟  继承的先后顺序有关
class SheepTuo:public Sheep,public Tuo
{
public:
    //在构造函数的参数列表中 指定 基类的构造函数
    SheepTuo(int a,int b):Tuo(b),Sheep(a)
    {
        cout<<"SheepTuo()"<<endl;
    }
    ~SheepTuo(){
        cout<<"~SheepTuo()"<<endl;
    }
    //在子类中重写 基类的同名函数，那么基类中的同名函数就会自动隐藏
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
        cout<<"dataC value:"<<dataC<<"\t addr:"<<&dataC<<endl;
       // cout<<"dataD value:"<<dataC<<"\t addr:"<<&dataD<<endl;
    }
    int dataC;
};




int main()
{
    //派生类对象的实例化
    SheepTuo mya(10,20);


    cout<<"mya size:"<<sizeof(mya)<<"\tmya addr:"<<&mya<<endl;


    mya.show();
    //发生二义性问题
    //mya.Animal::dataD = 100;
    //通过基类的类名显示调用
    //mya.Sheep::show();


    return 0;
}

分析：
使用qtcreator的断点调试可看到：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
内存图如下：
在这里插入图片描述
通过分析可得， 创建B myb 对象的时候，构造函数顺序为 D---->A----->D—>C---->B

思考：如果myb访问D类中的成员，会发生什么情况？？

答案： 会发生歧义，编译错误
在这里插入图片描述
如何解决：使用虚拟继承

四、虚拟继承（虚基类）

1、概念
为了解决从不同途径继承来的同名的数据成员在内存中有不同的拷贝造成数据不一致问题， 将共同基类设置为虚基类。这时从不同的路径继承过来的同名数据成员在内存中就只有一个 拷贝，同一个函数名也只有一个映射。这样不仅就解决了二义性问题，也节省了内存，避免了数据不一致的问题
2、格式

class  子类名称:virtual  父类名
{
};

3、例子

#include <iostream>

using namespace std;

//动物类
class Animal{
public:
    Animal(){
        cout<<"Animal()"<<endl;
    }
    Animal(int a):dataD(a)
    {
        cout<<"Animal(int a)"<<endl;
    }
    ~Animal(){
        cout<<"~Animal()"<<endl;
    }

    int dataD;
};

//羊类 --继承于 动物类  --虚基类  Animal
class Sheep:virtual public Animal{

public:
    Sheep(){
        cout<<"Sheep()"<<endl;
    }
    Sheep(int a):dataA(a)
    {
        cout<<"Sheep(int a)"<<endl;
    }
    ~Sheep(){
        cout<<"~Sheep()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
     }
    int dataA;
};

//驼类
class Tuo:virtual public Animal{

public:
    Tuo(){
        cout<<"Tuo()"<<endl;
    }
    Tuo(int a):dataB(a)
    {
        cout<<"Tuo(int a)"<<endl;
    }
    ~Tuo(){
        cout<<"~Tuo()"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
     }
    int dataB;
};

//羊驼类
//多继承 的时候 基类的构造函数执行的顺序 跟  继承的先后顺序有关
class SheepTuo:public Sheep,public Tuo
{
public:
    //在构造函数的参数列表中 指定 基类的构造函数
    SheepTuo(int a,int b):Tuo(b),Sheep(a)
    {
        cout<<"SheepTuo()"<<endl;
    }
    ~SheepTuo(){
        cout<<"~SheepTuo()"<<endl;
    }
    //在子类中重写 基类的同名函数，那么基类中的同名函数就会自动隐藏
    void show(){
        cout<<"dataA value:"<<dataA<<"\t addr:"<<&dataA<<endl;
        cout<<"dataB value:"<<dataB<<"\t addr:"<<&dataB<<endl;
        cout<<"dataC value:"<<dataC<<"\t addr:"<<&dataC<<endl;
        cout<<"dataD value:"<<dataC<<"\t addr:"<<&dataD<<endl;
    }
    int dataC;
};

int main()
{
    //派生类对象的实例化
    SheepTuo mya(10,20);

    cout<<"mya size:"<<sizeof(mya)<<"\tmya addr:"<<&mya<<endl;

    mya.show();
    //发生二义性问题
    //mya.Animal::dataD = 100;
    //通过基类的类名显示调用
    //mya.Sheep::show();

    return 0;
}

现象：

A:virtual public D
C:virtual public D

在这里插入图片描述
分析：
在这里插入图片描述
总结：

  • 在多继承情况下，虚基类关键字的作用范围和继承方式关键字相同，只对紧跟其后的基类起作用。
  • 虚拟继承在创建对象的时候在子类对象中会有一个虚基类表指针，该虚基类表指针存储 虚基类 对象空间的最开始位置。
  • 类对象空间的大小 由 非静态成员数据+虚基类指针+字节对齐 组成。

五、虚函数、虚函数表

1、格式

virtual 函数返回类型 函数名（参数表） {函数体};

当一个类中有一个或多个虚拟函数，那么这个类在编译的时候就会创建一个虚函数表（简称虚表） 。虚表就是一个存放虚函数指针的表格，而这个表格的首地址存放在对象的地址开始位置。
2、例子

#include <iostream>


using namespace std;


class Data{
public:
    Data(){cout<<"Data()"<<endl;}
    ~Data(){cout<<"~Data()"<<endl;}


private:
    //在普通的函数前面加一个 关键字virtual ---虚函数
     virtual void setA(int val){
        cout<<"setA"<<endl;
        //dataA = val;
    }
     virtual void setB(int val){
        cout<<"setB"<<endl;
        //dataB = val;
    }
    virtual void setC(int val){
        cout<<"setC"<<endl;
        dataC = val;
    }
    int dataA;
    int dataB;
    int dataC;


private:


};




int main()
{
    Data mya;


    cout<<"mya size:"<<sizeof(mya)<<"mya addr:"<<&mya<<endl;


    //如何在类的外部 去调用类中的私有函数成员
    //可以将 私有函数成员 声明为 虚函数 ，通过虚表指针 去调用
    //mya.setA(10);
   // mya.setB(20);
   // mya.setC(30);

    //unsigned long 在window平台 是 4个字节  unsigned long long 是 8个字节
    //unsigned long 在linux平台  是 8个字节
    //求出虚表的地址
    unsigned long long *vptr =  (unsigned long long *)(*(unsigned long long*)&mya);
    cout<<"vptr:"<<vptr<<endl;


    cout<<"vptr+1:"<<vptr+1<<endl;

    return 0;
}

通过断点调试 可以看到在这里插入图片描述

3、注意：
1）、如果一个类中包含（一个或者多个）虚函数，那么这个类的对象中会包含一个虚表指针vptr
2）、虚表指针保存在对象内存空间的最前面
3）、虚表中存储的是 类中 虚函数的地址
4）、对象调用类中的虚函数，会查询虚表指针再去执行函数

4、虚表与虚表指针，虚基类表与虚基类表指针的区别
https://blog.csdn.net/qq_42719751/article/details/104656429

六、通过虚表指针调用虚函数

1、虚函数
在类的成员函数声明前面添加virtual，这个函数就被声明为虚函数， 那么这个类的对象中包含一个指向虚表的指针
2、虚表
存储虚函数地址
3、通过虚函数指针调用虚函数
在这里插入图片描述

#include <iostream>


using namespace std;


class Data{
public:
    Data(){}
    ~Data(){}




private:
    int a;


    //virtual关键字还可以用来修饰函数  ，称之为 虚函数
    virtual int test01(){
        cout<<__FUNCTION__<<endl;
    }
    virtual int test02(){
        cout<<__FUNCTION__<<endl;
    }
    int test03(){
        cout<<__FUNCTION__<<endl;
    }
};




int main()
{
    Data d1;


    //d1.test01();
    //d1.test02();


    cout<<"size:"<<sizeof(Data)<<endl;


    //通过得到虚表中的函数的地址去调用函数
    //如果该函数是私有权限下的函数，能够突破类中权限的限制
    //1)先获取虚表的地址
    //*(unsigned long long*)&d1;  地址常量 0x100ff1a
    unsigned long long*vptr = (unsigned long long*)*(unsigned long long*)&d1;


    cout<<"vptr:"<<vptr<<endl;


    //求test01函数的地址
    //*vptr 等价于vptr[0]  --得到test01函数的地址--但是该地址是一个常量，必须转换成函数类型的地址
    typedef  int (*PFunc_t)(void);
//    PFunc_t test01_p = (PFunc_t)vptr[0];
//    test01_p();
    ((PFunc_t)vptr[0])();

//    PFunc_t test02_p = (PFunc_t)vptr[1];
//    test02_p();

    return 0;
}

4、总结

  • 同一个类的不同实例共用同一份虚函数表, 它们都通过一个所谓的虚函数表指针__vfptr指向该虚函数表.
  • 虚表存储在进程的数据段.rodata中，虚函数存储在代码段中的.text段中
  • 当类中有虚函数的时候，编译器在编译的时候就会为该类创建一张虚表，而且只存在一份。定义类对象时, 编译器自动将类对象的__vfptr指向这个虚函数表。
  • 通过虚函数表能够突破虚函数访问权限的控制。比如我们可以将虚函数定义为private类型，这样在类外面就不能通过对象调用private类型的函数了。但是在类的虚函数表中，不论其访问类型是public还是private的，其所有虚函数都会存放其中。

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在我们的日常生活中&#xff0c;天气扮演着一个至关重要的角色&#xff0c;它影响着我们的情绪、健康、日常安排和商业决策。无论是计划一次户外活动、安排农作物种植&#xff0c;还是确保旅行安全&#xff0c;天气信息的准确性和及时性至关重要。随着技术的进步&#xff0c;天…
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格式化代码 | 美化JSON、SQL

格式化代码 | 美化JSON、SQL

一、格式化JSON数据 打开Postman&#xff0c;将json数据粘到里面&#xff0c;点击Beautify即可美化代码。 二、格式化SQL 打开Navicat&#xff0c;新建查询&#xff0c;将sql粘进去点击”美化sql“即可。 三、浏览器 在线格式化 使用浏览器上的在线格式化网址。例如&…
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android应用的持续构建CI（五）-- 应用管理

android应用的持续构建CI（五）-- 应用管理

一、ER设计 渠道&#xff1a;应用发布的渠道&#xff0c;To B的话&#xff0c;可能是学校、租户等&#xff1b;To C的话&#xff0c;渠道则是不同厂商的应用市场。审核&#xff1a;jenkins构建应用完成后&#xff0c;管理后台生成应用的审核记录。 下面是每个实体详细的字段&a…
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聚合支付系统主要分账方案及API分析

聚合支付系统主要分账方案及API分析

1 常见分账场景介绍 分账一般分为线下场景分账和线上场景分账&#xff0c;分账API分为微信&#xff0c;支付宝或其他第三方支付公司、银行。今天我们主要探讨微信、支付宝线上和线下场景分账流程。 微信分账API分为收付通和线下服务商分账&#xff0c;支付宝分账分为互联网平…
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AVL许可证状态查询

AVL许可证状态查询

Adams软件介绍 ADAMS是MSC公司 (现属于海克斯康) 旗下的一款专业的机械系统动力学自动分析软件&#xff0c;可以帮助工程师和设计师快速分析和优化机械系统的运动和力学性能。ADAMS支持多种机械系统的建模和仿真&#xff0c;如汽车、机器人、飞机、机械臂等等&#xff0c;可以模…
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Butterfly主题文章标题改成转动小风车

Butterfly主题文章标题改成转动小风车

效果 标题级别不同小风车颜色不同&#xff0c;鼠标移入会有转动变慢及变色效果。 新建css 建议在/source下创建诸如img/css/js等文件夹&#xff0c;存放文章或网站用的素材&#xff0c;分门别类后续也方便维护。 Hexo打包的时候&#xff0c;会自动把/source下的文件&#…
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直饮水也要烧开饮用吗？

直饮水也要烧开饮用吗？

某天上班&#xff0c;同事跟我说他的爸爸喝瓶装水都要烧开了后再喝。 这种行为震惊了小编。 好像很多上一辈的人有种执念&#xff0c;那就是水一定要烧开了喝。 不仅是因为习惯&#xff0c;也是他们的观念已经根深蒂固&#xff0c;认为烧开后的水喝起来才健康。 其实水不一…
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MUNIK解读ISO26262--什么是DFA

MUNIK解读ISO26262--什么是DFA

我们在学习功能安全过程中&#xff0c;经常会听到很多安全分析方法&#xff0c;有我们熟知的FMEA(Failure Modes Effects Analysis)和FTA(Fault Tree Analysis)还有功能安全产品设计中几乎绕不开的FMEDA(Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis)&#xff0c;相比于它们…
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通过代理服务器连接 huggingface下载数据集或模型

通过代理服务器连接 huggingface下载数据集或模型

有些huggingface的数据集或者模型在镜像网站("https://hf-mirror.com"&#xff09;上不存在&#xff0c;因此在国内只能通过代理服务器来下载&#xff0c;下面是下载的代码示例&#xff1a; import os os.environ["http_proxy"] "http://127.0.0.1:…
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Pyqt5中的按钮在播放后出现大小变化应该怎么做

Pyqt5中的按钮在播放后出现大小变化应该怎么做

有的时候开发的Pyqt5程序总是会在预览后发现按钮的大小和设计的不一样大&#xff0c;主要原因就是因为按钮的“水平策略”和“垂直策略”的设置导致的&#xff0c;具体如下&#xff1a; 设置为fixed&#xff0c;就是固定的&#xff0c;不要设置为其他的。 fixed的功能如下 部…
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论文学习——动态多目标优化的一种新的分位数引导的对偶预测策略

论文学习——动态多目标优化的一种新的分位数引导的对偶预测策略

论文题目&#xff1a;A novel quantile-guided dual prediction strategies for dynamic multi-objective optimization 动态多目标优化的一种新的分位数引导的对偶预测策略&#xff08;Hao Sun a,b, Anran Cao a,b, Ziyu Hu a,b, Xiaxia Li a,b, Zhiwei Zhao c&#xff09;In…
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