C++派生类与基类的转换规则
更新时间：2020年4月25日 17:48 点击：1875
只有公用派生类才是基类真正的子类型，它完整地继承了基类的功能。基类与派生类对象之间有赋值兼容关系，由于派生类中包含从基类继承的成员，因此可以将派生类的值赋给基类对象，在用到基类对象的时候可以用其子类对象代替。
具体表现在以下几个方面：
派生类对象可以向基类对象赋值。
可以用子类(即公用派生类)对象对其基类对象赋值。如
A a1; //定义基类A对象a1
B b1; //定义类A的公用派生类B的对象b1
a1=b1; //用派生类B对象b1对基类对象a1赋值
在赋值时舍弃派生类自己的成员。
实际上，所谓赋值只是对数据成员赋值，对成员函数不存在赋值问题。请注意: 赋值后不能企图通过对象a1去访问派生类对象b1的成员，因为b1的成员与a1的成员是不同的。
假设age是派生类B中增加的公用数据成员，分析下面的用法：
a1.age=23;//错误，a1中不包含派生类中增加的成员
b1.age=21; //正确，b1中包含派生类中增加的成员
应当注意，子类型关系是单向的、不可逆的。B是A的子类型，不能说A是B的子类型。
只能用子类对象对其基类对象赋值，而不能用基类对象对其子类对象赋值，理由是显然的，因为基类对象不包含派生类的成员，无法对派生类的成员赋值。同理，同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。
派生类对象可以替代基类对象向基类对象的引用进行赋值或初始化。
如已定义了基类A对象a1，可以定义a1的引用变量:
A a1; //定义基类A对象a1
B b1; //定义公用派生类B对象b1
A& r=a1; //定义基类A对象的引用变量r，并用a1对其初始化
这时，引用变量r是a1的别名，r和a1共享同一段存储单元。也可以用子类对象初始化引用变量r，将上面最后一行改为
A& r=b1;//定义基类A对象的引用变量r，并用派生类B对象b1//对其初始化
或者保留上面第3行“A& r=a1;”，而对r重新赋值：
r=b1;//用派生类B对象b1对a1的引用变量r赋值
注意: 此时r并不是b1的别名，也不与b1共享同一段存储单元。它只是b1中基类部分的别名，r与b1中基类部分共享同一段存储单元，r与b1具有相同的起始地址。
如果函数的参数是基类对象或基类对象的引用，相应的实参可以用子类对象。如有一函数
fun: void fun(A& r)//形参是类A的对象的引用变量
{
cout<<r.num<<endl;
} //输出该引用变量的数据成员num
函数的形参是类A的对象的引用变量，本来实参应该为A类的对象。由于子类对象与派生类对象赋值兼容，派生类对象能自动转换类型，在调用fun函数时可以用派生类B的对象b1作实参: fun(b1); 输出类B的对象b1的基类数据成员num的值。与前相同，在fun函数中只能输出派生类中基类成员的值。
派生类对象的地址可以赋给指向基类对象的指针变量，也就是说，指向基类对象的指针变量也可以指向派生类对象。
例11.10 定义一个基类Student(学生)，再定义Student类的公用派生类Graduate(研究生)， 用指向基类对象的指针输出数据。本例主要是说明用指向基类对象的指针指向派生类对象，为了减少程序长度，在每个类中只设很少成员。学生类只设num(学号),name(名字)和score(成绩)3个数据成员，Graduate类只增加一个数据成员pay(工资)。
程序如下:
[code]
#include <iostream>
#include <string>
Graduate::Graduate(int n, string nam,float s,float p):Student(n,nam,s),pay(p){ }
using namespace std;
class Student//声明Student类
{
public :
Student(int, string,float );//声明构造函数
void display( );//声明输出函数
private :
int num;
string name;
float score;
};
Student::Student(int n, string nam,float s) //定义构造函数
{
num=n;
name=nam;
score=s;
}
void Student::display( )//定义输出函数
{
cout<<endl<<″num:″<<num<<endl;
cout<<″name:″<<name<<endl;
cout<<″score:″<<score<<endl;
}
class Graduate:public Student//声明公用派生类Graduate
{
public :
Graduate(int, string ,float ,float );//声明构造函数
void display( );//声明输出函数
private :
float pay;//工资
};
//定义构造函数
void Graduate::display() //定义输出函数
{
Student::display(); //调用Student类的display函数
cout<<″pay=″<<pay<<endl;
}
int main()
{
Student stud1(1001,″Li″,87.5); //定义Student类对象stud1
Graduate grad1(2001,″Wang″,98.5,563.5); //定义Graduate类对象grad1
Student *pt=&stud1;//定义指向Student类对象的指针并指向stud1
pt->display( ); //调用stud1.display函数
pt=&grad1; //指针指向grad1
pt->display( ); //调用grad1.display函数
}
很多读者会认为: 在派生类中有两个同名的display成员函数，根据同名覆盖的规则，被调用的应当是派生类Graduate对象的display函数，在执行Graduate::display函数过程中调用Student::display函数，输出num,name,score，然后再输出pay的值。
事实上这种推论是错误的，先看看程序的输出结果:
num:1001
name:Li
score:87.5
num:2001
name:wang
score:98.5
并没有输出pay的值。
问题在于pt是指向Student类对象的指针变量，即使让它指向了grad1，但实际上pt指向的是grad1中从基类继承的部分。
通过指向基类对象的指针，只能访问派生类中的基类成员，而不能访问派生类增加的成员。所以pt->display()调用的不是派生类Graduate对象所增加的display函数，而是基类的display函数，所以只输出研究生grad1的num,name,score3个数据。
如果想通过指针输出研究生grad1的pay，可以另设一个指向派生类对象的指针变量ptr，使它指向grad1，然后用ptr->display()调用派生类对象的display函数。但这不大方便。
通过本例可以看到: 用指向基类对象的指针变量指向子类对象是合法的、安全的，不会出现编译上的错误。但在应用上却不能完全满足人们的希望，人们有时希望通过使用基类指针能够调用基类和子类对象的成员。
我们会在下一讲解决这个问题，办法是使用虚函数和多态性
具体表现在以下几个方面：
派生类对象可以向基类对象赋值。
可以用子类(即公用派生类)对象对其基类对象赋值。如
A a1; //定义基类A对象a1
B b1; //定义类A的公用派生类B的对象b1
a1=b1; //用派生类B对象b1对基类对象a1赋值
在赋值时舍弃派生类自己的成员。
实际上，所谓赋值只是对数据成员赋值，对成员函数不存在赋值问题。请注意: 赋值后不能企图通过对象a1去访问派生类对象b1的成员，因为b1的成员与a1的成员是不同的。
假设age是派生类B中增加的公用数据成员，分析下面的用法：
a1.age=23;//错误，a1中不包含派生类中增加的成员
b1.age=21; //正确，b1中包含派生类中增加的成员
应当注意，子类型关系是单向的、不可逆的。B是A的子类型，不能说A是B的子类型。
只能用子类对象对其基类对象赋值，而不能用基类对象对其子类对象赋值，理由是显然的，因为基类对象不包含派生类的成员，无法对派生类的成员赋值。同理，同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。
派生类对象可以替代基类对象向基类对象的引用进行赋值或初始化。
如已定义了基类A对象a1，可以定义a1的引用变量:
A a1; //定义基类A对象a1
B b1; //定义公用派生类B对象b1
A& r=a1; //定义基类A对象的引用变量r，并用a1对其初始化
这时，引用变量r是a1的别名，r和a1共享同一段存储单元。也可以用子类对象初始化引用变量r，将上面最后一行改为
A& r=b1;//定义基类A对象的引用变量r，并用派生类B对象b1//对其初始化
或者保留上面第3行“A& r=a1;”，而对r重新赋值：
r=b1;//用派生类B对象b1对a1的引用变量r赋值
注意: 此时r并不是b1的别名，也不与b1共享同一段存储单元。它只是b1中基类部分的别名，r与b1中基类部分共享同一段存储单元，r与b1具有相同的起始地址。
如果函数的参数是基类对象或基类对象的引用，相应的实参可以用子类对象。如有一函数
复制代码 代码如下:
fun: void fun(A& r)//形参是类A的对象的引用变量
{
cout<<r.num<<endl;
} //输出该引用变量的数据成员num
函数的形参是类A的对象的引用变量，本来实参应该为A类的对象。由于子类对象与派生类对象赋值兼容，派生类对象能自动转换类型，在调用fun函数时可以用派生类B的对象b1作实参: fun(b1); 输出类B的对象b1的基类数据成员num的值。与前相同，在fun函数中只能输出派生类中基类成员的值。
派生类对象的地址可以赋给指向基类对象的指针变量，也就是说，指向基类对象的指针变量也可以指向派生类对象。
例11.10 定义一个基类Student(学生)，再定义Student类的公用派生类Graduate(研究生)， 用指向基类对象的指针输出数据。本例主要是说明用指向基类对象的指针指向派生类对象，为了减少程序长度，在每个类中只设很少成员。学生类只设num(学号),name(名字)和score(成绩)3个数据成员，Graduate类只增加一个数据成员pay(工资)。
程序如下:
[code]
#include <iostream>
#include <string>
Graduate::Graduate(int n, string nam,float s,float p):Student(n,nam,s),pay(p){ }
using namespace std;
class Student//声明Student类
{
public :
Student(int, string,float );//声明构造函数
void display( );//声明输出函数
private :
int num;
string name;
float score;
};
Student::Student(int n, string nam,float s) //定义构造函数
{
num=n;
name=nam;
score=s;
}
void Student::display( )//定义输出函数
{
cout<<endl<<″num:″<<num<<endl;
cout<<″name:″<<name<<endl;
cout<<″score:″<<score<<endl;
}
class Graduate:public Student//声明公用派生类Graduate
{
public :
Graduate(int, string ,float ,float );//声明构造函数
void display( );//声明输出函数
private :
float pay;//工资
};
//定义构造函数
void Graduate::display() //定义输出函数
{
Student::display(); //调用Student类的display函数
cout<<″pay=″<<pay<<endl;
}
int main()
{
Student stud1(1001,″Li″,87.5); //定义Student类对象stud1
Graduate grad1(2001,″Wang″,98.5,563.5); //定义Graduate类对象grad1
Student *pt=&stud1;//定义指向Student类对象的指针并指向stud1
pt->display( ); //调用stud1.display函数
pt=&grad1; //指针指向grad1
pt->display( ); //调用grad1.display函数
}
很多读者会认为: 在派生类中有两个同名的display成员函数，根据同名覆盖的规则，被调用的应当是派生类Graduate对象的display函数，在执行Graduate::display函数过程中调用Student::display函数，输出num,name,score，然后再输出pay的值。
事实上这种推论是错误的，先看看程序的输出结果:
num:1001
name:Li
score:87.5
num:2001
name:wang
score:98.5
并没有输出pay的值。
问题在于pt是指向Student类对象的指针变量，即使让它指向了grad1，但实际上pt指向的是grad1中从基类继承的部分。
通过指向基类对象的指针，只能访问派生类中的基类成员，而不能访问派生类增加的成员。所以pt->display()调用的不是派生类Graduate对象所增加的display函数，而是基类的display函数，所以只输出研究生grad1的num,name,score3个数据。
如果想通过指针输出研究生grad1的pay，可以另设一个指向派生类对象的指针变量ptr，使它指向grad1，然后用ptr->display()调用派生类对象的display函数。但这不大方便。
通过本例可以看到: 用指向基类对象的指针变量指向子类对象是合法的、安全的，不会出现编译上的错误。但在应用上却不能完全满足人们的希望，人们有时希望通过使用基类指针能够调用基类和子类对象的成员。
我们会在下一讲解决这个问题，办法是使用虚函数和多态性
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