繼承的優點 程式碼再使用 (code reuse) 抽象概念再使用 類別階層化 澄清物件間的關係.

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1 繼承的優點 程式碼再使用 (code reuse) 抽象概念再使用 類別階層化 澄清物件間的關係

2 繼承與Code Reuse(被動) 類別庫 函式庫 (.lib .dll) 主計劃 子計劃1 子計劃2 子計劃3 (你所在的組)

3 繼承與Code Reuse class List { …… void insert() {…} void delete() {…} } ;
(1) 功能不足 (2) 原有功能不佳 class List { …… void insert() {…} void delete() {…} } ; 重新改寫??? (1) 原始碼在哪? (2) 還有其他使用者，是否都同意改寫? 使用繼承來改善

4 繼承與Code Reuse class List {….. insert(int n) ;…. delete(int pos);};
class List1: public List { node& operator[](int index) ; //新增 void insert(int n) ; // 修改: 更高效率的實作方式 }; void main() { List1 L; ….. ; L.insert(15) ; cout << L[3] ; }

5 可能結果 類別庫 (List,Stack…) 主計劃 子計劃1 (List1) 子計劃2 (List2) 子計劃3 (沿用List)

6 繼承與Code Reuse(主動) Q: 設計一物件導向資料庫: 儲存學校學生資料 [先修生] 學號 系級 高中校名 選課() 註冊()
[僑生] 學號 系級 國籍 選課() 註冊() 工讀() [交換學生] 學號 系級 國籍 選課() 註冊() 定期約談() [一般生] 學號 系級 選課() 註冊() 工讀()

7 作業: list  stack struct node {int info; node* next; }; class list {
node *head, *tail ; int node_no ; public: list() ; list(const node& n) ; list(const list& L) ; ~list() ; int getSize() ; void insert(int pos, int value) ; // 0: first, node_no:last void delete(int pos) ; // 刪除第pos個元素 void show(string msg) ; //印出串列內容 list& operator=(const list& L) ; friend list operator+(const list& L1, const list& L2) ; //聯集 friend list operator*(const list& L1, const list& L2) ; //交集 friend list operator-(const list&L1, const list& L2) ; //差集 } ;

8 使用list產生stack class stack: public list { stack() ; ~stack() ;
operator=(const stack& s) ; void push(int x) ; //加在list的最前端 int pop() ; //刪除list的第一個元素 // list中的operator+, -, * 是否也被繼承? } ;

9 測試class list void main() { list L1, L2, L3 ;
for (int i = 101; i<=108; i++) L1.insert(L1.getSize(),i) ; for (int j = 110; j>=105; j--) L2.insert(L2.getSize(), j) ; L1.show(“L1=“); L2.show(“L2=“) ; L3 = L1 + L2 ; L3.show(“L3=L1+L2=“) ; L3 = L1 * L2; L3.show(“L3=L1*L2=“) ; L3 = L1 – L2; L3.show(“L3=L1-L2=“) ; L3.delete(1) ; L3.delete(2) ; L3.show(“after 2 delete, L3=“) ; stack s1, s2 ; for (int k=1; k<=10; k++) { if (k%3==0) s1.pop(); s1.push(k) ; s1.show(“s1=“) ; } s2 = s1; s2.show(“s2=“) ;

10 第十章 多型與虛擬函數 (Polymorphism & Virtual Functions)
10-1 衍生類別的指標 10-2 簡介虛擬函數 10-3 虛擬函數的細節 10-4 應用多型

11 多型 編譯時期多型(靜態多型) 執行時期多型 (或動態多型) function overloading
如何正確呼叫同名的函數? 利用參數個數與型態 operator overloading 其實同function overloading 執行時期多型 (或動態多型) 如何正確呼叫不同物件的相同名稱的成員函數  利用繼承與多型

12 衍生類別與基底類別物件間的指定(assignment)
class base { int x ; public: setx(int n) { x=n;} } ; class derived: public base { int y ; setx(int n) { base::setx(3*n);} sety(int n) { y = n;} void main() { base b ; derived d ; b = d ; // 可乎? b.setx(5) ; // 哪個setx() b.sety(10); //? d = b ; // ? d.setx(5) ; d.sety(8); // ? }

13 結論 base Obj = derived Obj (可) void main() { base b ;
derived Obj = base Obj (否) void main() { base b ; derived d ; b = d ; // 可 b.setx(5) ; // 哪個setx() b.sety(10); //? 否 d = b ; // ?否 d.setx(5) ; d.sety(8); // ?可

14 10-1 衍生類別的指標 case 2 Case 1 void main() { void main() { base *pb ;
derived *pd ; base b; derived d ; pd = &b ; // ??? 否 pd->setx(5) ; // ?否 } Case 1 void main() { base *pb ; base b; derived d ; pb = &b ; // Sure! pb->setx(5) ; pb = &d ; // 可乎? pb->setx(5) ; // 哪個? pb->sety(10); // ? 否 }

15 衍生類別的參考(reference) case 2 void main() { base b; derived d ;
derived &refd1 = b ; //?否 refb1.setx(5) ; } Case 1 void main() { base b; derived d ; base &refb1 = b ; // sure refb1.setx(5) ; // 哪個? base base& refb2 = d ; // ?? 可 refb2.setx(5) ; refb2.sety(10); // ?? 否 }

16 結論: 自己寫 base-pointer = &derived-Obj (可)
base-reference = derived-Obj (可) derived-pointer = &base-Obj (否) derived-reference = base-Obj (否)

17 10-2 多型與虛擬函數 甚麼是執行時期的多型? 是否能呼叫到 正確的move() 與stop();
class car { … move() ; …stop();} ; class Benz: public car {…move() ; …stop();} ; class Volvo: public car {…move() ; …stop(); } ; class Civic: public car {…move() ; … stop(); } ; void main() { Benz b; Volvo v; Civic c ; demo(b); demo(v); demo(c) ; } void demo(car& c) { c.move() ; c.stop() ;}

18 不使用虛擬函數 實際try! 輸出結果為何? car move class car {
public:void move() { cout << “car move”;} } ; class Benz: public car { public:void move() { cout << “Benz move”;} class Volvo: public car { public:void move() { cout << “Volvo move”;} void demo(car& c) { c.move() ; } void main(){Benz b;Volvo v;demo(b);demo(v);}

19 甚麼是虛擬函數? 是一種宣告在基底類別中的成員函數 提供執行時期多型的機制 使用virtual保留字 通常衍生類別會override它

20 使用虛擬函數 (配合reference) 實際try! class car { 輸出結果為何? Benz move
Volvo move class car { virtual void move() { cout << “car move”;} } ; class Benz: public car { void move() { cout << “Benz move”;} class Volvo: public car { void move() { cout << “Volvo move”;} void demo(car& c) { c.move() ; } void main() { Benz b ;Volvo v; demo(b); demo(v) ; }　

21 使用虛擬函數(配合pointer) 實際try! 輸出結果為何? Benz move Volvo move class car {
virtual void move() { cout << “car move”;} } ; class Benz: public car { void move() { cout << “Benz move”;} class Volvo: public car { void demo(car *pc) { pc->move() ; } void main() { Benz b ;Volvo v; demo(&b); demo(&v) ; }　

22 使用虛擬函數 (配合物件傳遞) 實際try! 輸出結果為何? car move class car {
virtual void move() { cout << “car move”;} } ; class Benz: public car { void move() { cout << “Benz move”;} class Volvo: public car { void demo(car c) { c.move() ; } void main() { Benz b ;Volvo v; demo(b); demo(v) ; }　

23 不使用多型可以嗎? 多型: 一個介面多種用法 不多型: void move(car& c) { c.move() ; ….}
void move(void *p, int type) { switch(type){ case 1: ((Benz *)p)->move(); break ; case 2: ((Volvo *)p)->move(); break ; …… }

24 練習 class plane { virtual void fly() { takeoff(); onAir(); landing();}
void onAir() {……} void takeoff() {……} void landing() {……} } ; // 你不滿意takeoff的行為該如何?

25 Plane class plane{ public:
virtual void fly() { takeoff(); onAir(); landing();} void onAir() {cout<<"onAir"<<endl;} virtual void takeoff() {cout<<"takeoff"<<endl;} void landing() {cout<<"landing"<<endl;} }; class F16:public plane{ public: // void fly(){cout<<"F16 fly"<<endl;} void takeoff(){cout<<"F16 takeoff"<<endl;} }; class B747:public plane{ // void fly(){cout<<"B747 fly"<<endl;} void takeoff(){cout<<"B747 takeoff"<<endl;} void demo(plane &p){p.fly();} void main() { B747 b; F16 f; demo(b); demo(f); }

26 Case Study: p. 10-19 list store(x); retrieve(); head #1 #2 #n
如何利用list來模擬(實作) stack與queue stack queue retrieve store #1 #2 #n #1 store retrieve #n

27 繼承示意圖 class list { … virtual void store(int i) ;
virtual int retrieve() ; } ; class queue: public list { … void store(int i) ; int retrieve() ; } ; class stack: public list { … void store(int i) ; int retrieve() ; } ;

28 10-3 更多虛擬函數的細節 純粹虛擬函數(pure virtual function) 抽象類別(abstract class)
class printer { string filename ; public: void reset() {… } virtual void print(int m)=0 ; } 抽象類別(abstract class) 當類別至少含有一個純粹虛擬函數時 不能用來產生物件 e.g. printer p ; //XX

29 純粹虛擬函數的內容 純粹虛擬函數(pure virtual function) class printer {
string filename ; public: virtual void reset()=0; virtual void print(int mode)=0 ; }

30 純粹虛擬函數的特性 衍生類別一定要override 基底類別中所有的純粹虛擬函數 class printer {…...};
class HPLaserJet6L: public printer { …… void reset() { …自己的版本…} void print(int mode) {…自己的版本…} };

31 抽象類別的用途(一) 設計共同的使用介面的類別(衍生類別負責實作) class shape { string name ; public:
virtual void draw(char b[][80])=0 ; // 不必有實作 virtual void clear()=0 ; //不必有實作 }; class triangle: public shape {………} ; class circle: public shape {……};

32 抽象類別的用途(二) 防止使用者產生不允許存在的物件 class shape { string name ; public:
virtual void draw()=0 ; }; class triangle: public shape {………} ; class circle: public shape {……}; void main() { shape s ; /* what ??? */ ….. }

33 10-4 應用多型 早期繫結(early binding)或編譯時期繫結(compiling time binding)
一般函數 超載函數 夥伴函數 非虛擬之成員函數 晚期繫結(late binding)或執行時期繫結(run-time binding) 虛擬函數 (效率較差)

34 例子 early binding late binding void fun(int x) { cout << x; }
void main() { fun(5) ; // early binding late binding // 承前例 void move(car& c) { c.move() ; // late binding } void main() { Benz b; Volvo v ; int x ; cin >> x ; if (x%2) b.move(); …..

35 繼承與Code Reuse(主動) Q: 設計一物件導向資料庫: 儲存學校學生資料 [先修生] 學號 系級 高中校名 選課() 註冊()
[僑生] 學號 系級 國籍 選課() 註冊() 工讀() [交換學生] 學號 系級 國籍 選課() 註冊() 定期約談() [一般生] 學號 系級 選課() 註冊() 工讀()

36 練習 class student { protected: string studID, name, eMail ; public:
void fillData()=0 ; void getID() { return ID; } void show()=0 ; } ; class LocalStudent: public student { string ID ; …… } class AbroadStudent: public student { string passportID; string country ;……

37 續 class IMStudents { const int MAX_STUD ; student *stud[720] ; public:
students(string filename=“”):MAX_STUD(720) { } void addData(string ID) ; int search(string ID) ; } ; void main() { IMStudents ims(“Imdata.txt”) ; while (true) { }