
四类继承与多态实验报告.doc
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简介:
本实验报告探讨了面向对象编程中的四类继承机制及其在实现多态性方面的应用。通过具体的代码示例和实验结果分析,深入剖析各类继承的特点及优劣。
在面向对象编程中,继承是实现软件重用性的重要机制。本实验的主要目标在于理解继承的概念:它允许我们创建一个新的类(派生类),该类可以复用已有类(基类)的属性与方法,并在此基础上添加新的特性或功能。
1. 继承的理解:继承是一种“is-a”关系,表示一个对象是另一个更广泛类别的一种。例如,“学生”是一个特定的人群,因此我们可以创建一个Student类来继承自Person类。
2. 创建新类:通过使用基类作为起点,可以定义一个新的派生类。比如在本实验中我们创建了Student类,它不仅复用了Person的所有属性和方法,还增加了学号(id)、专业(major)等新的特性。
3. 基类与派生类的概念:一个被继承的称为基类或父类;而从其他已存在的类衍生出的新类则被称为派生类。在实验中,Derived是Base的一个扩展版本,它不仅使用了Base中的公共成员还可以操作保护成员。
4. 构造函数和析构函数的应用:当创建一个派生类时,可以定义自己的构造与销毁方法以初始化或清理特定于该类的属性。例如,在Student类中我们需要额外处理学号等信息。
5. 虚基类解决二义性问题:如果某个派生类同时继承自多个具有共同祖先的父类,则可能会遇到成员变量或者函数名冲突的问题,即所谓的“钻石”问题。引入虚基类可确保每个共有的基类只被实例化一次,从而避免了这种矛盾。
6. 静态联编与动态联编的区别:静态绑定发生在程序运行前的编译阶段;而动态绑定则是在执行时决定调用哪个版本的方法或函数。多态性通常依赖于后者来实现不同子类对象间的行为差异。
7. 运算符重载技术的应用:允许自定义运算符在新创建的对象上如何工作,如赋值操作(=)和相等比较(==)。
8. 虚方法、纯虚函数及抽象基类的介绍:通过声明为virtual的方法可以在派生类型中重新实现以达到不同的行为;而pure virtual则要求任何继承它的具体子类必须提供一个具体的实现,否则该子类也将成为抽象类。这些机制共同构成了面向对象编程中的多态性。
9. 利用抽象基类与多态性的实际案例:通过定义一套接口并在派生类型中填充具体内容的方式可以创建出高度灵活且易于维护的代码架构。
实验过程中会展示如何在继承层次结构内操作数据成员,以及怎样正确地初始化和清理资源。例如,在一个程序示例里我们从Person类(包含姓名、年龄等)扩展出了Student类,并添加了学号和专业信息;而在另一个场景下则演示了解决多层继承导致的二义性问题的方法。
最后设计了一个针对大学人员管理的应用案例,其中定义了一个虚基类Person来存储基本的人口统计信息。然后从这个基础出发派生出更具体的类型如Student、Teacher以及Professor等,并且通过抽象类和接口的设计实现了灵活的数据处理逻辑。
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