C++——继承
1.继承
1.1继承的概念
继承(inheritance)机制是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保
持原有类特性的基础上进行扩展，增加功能，这样产生新的类，称派生类。继承呈现了面向对象
程序设计的层次结构，体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的复用都是函数复用，继
承是类设计层次的复用
上面提到继承是类的复用，举个例子：
一个人有很多的属性，他可以成为很多的角色(学生、老师、医生等等)但是他首先得是个人；所以不管他是什么角色他必须要有人的属性
#include
using namespace std;
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "Perter";//姓名
int _age = 18;//年龄
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
}; 1.2继承的定义
定义格式
Person是父类，也称作基类。Student是子类，也称作派生类
1.3继承方式和访问限定符
继承方式分为：public继承、protected继承、private继承
访问限定符分为：public访问、protected访问、private访问
1.4继承基类成员访问方式的变化
| 类成员/继承方式 | public继承 | protected继承 | private继承 |
|---|---|---|---|
| 基类的public成员 |
派生类的public成员
|
派生类的protected
成员
|
派生类的private
成员
|
| 基类的protected成员 |
派生类的protected
成员
|
派生类的protected
成员
|
派生类的private
成员
|
| 基类的private成员 |
在派生类中不可见
|
在派生类中不可见
|
在派生类中不可见
|
总结：
1. 基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私
有成员还是被继承到了派生类对象中，但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面
都不能去访问它。
2. 基类private成员在派生类中是不能被访问，如果基类成员不想在类外直接被访问，但需要在
派生类中能访问，就定义为protected。可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。
3. 实际上面的表格我们进行一下总结会发现，基类的私有成员在子类都是不可见。基类的其他
成员在子类的访问方式 == Min{权限最小那个}(成员在基类的访问限定符，继承方式)，public > protected > private。
4. 使用关键字class时默认的继承方式是private，使用struct时默认的继承方式是public，不过
最好显示的写出继承方式。
5. 在实际运用中一般使用都是public继承 ，几乎很少使用protetced/private继承，也不提倡
使用protetced/private继承，因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里
面使用，实际中扩展维护性不强
2.基类和派生类对象赋值转换
派生类对象 可以赋值给 基类的对象 / 基类的指针 / 基类的引用。
基类对象不能赋值给派生类对象。
基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须是基类
的指针是指向派生类对象时才是安全的。这里基类如果是多态类型，那以后在讲0.o
public继承子类中一定包含父类，所以子类可以赋值给父类
一般赋值会产生临时变量，子类赋给父类就是子类中所属父类部分，不产生临时变量
赋值兼容转换也可以叫切割/切片
3.继承中的作用域
1. 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
2. 子类和父类中有同名成员，子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏，
也叫重定义。（在子类成员函数中，可以使用 基类::基类成员 显示访问）
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "Perter";//姓名
int _age = 18;//年龄
int num = 111;
};
class Student : public Person
{
public:
void Print()
{
cout << " 姓名:" << _name << endl;
cout << " 身份证号:" << Person::num << endl;
cout << " 学号:" << num << endl;
}
protected:
int _stuid; // 学号
int num = 0;
};
int main()
{
Student s1;
s1.Print();
return 0;
}
3. 需要注意的是如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏。
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
void func(int x)
{
cout << "Person" << endl;
}
protected:
string _name = "Perter";//姓名
int _age = 18;//年龄
};
class Student : public Person
{
public:
int func(double x)
{
Person::func(1);
cout << "Student" << endl;
return 1;
}
protected:
int _stuid; // 学号
};
int main()
{
Student s1;
s1.func(10.1);
return 0;
}
4. 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
4.派生类的默认成员函数
默认生成的构造函数
派生类成员：内置类型和自定义类型分别处理
基类成员：调用父类的构造
1.派生类的构造函数必须调用基类的构造函数初始化基类的那一部分成员。如果基类没有默认
的构造函数，则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用。
class Person
{
public:
Person(const char* name = "peter")
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
Student(const char* name, int num)
: Person(name)
, _num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num; //学号
};
总结：派生类这些默认成员函数规则其实跟以前的类似 唯一不同的是：不管是构造初始化/拷贝/析构，多了父类那一部分，原则是父类那部分调用父类的
派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。
派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。
派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能
保证派生类对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序。
派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。
构造先父后子，析构先子后父；假设析构先走父后走子是存在安全隐患的
可能父类的资源已经被清理释放了 子类的析构又去访问其成员(资源)存在野指针风险
拷贝构造和赋值运算符重载
class Person
{
public:
Person(const char* name = "peter")
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
Person(const Person& p)
: _name(p._name)
{
cout << "Person(const Person& p)" << endl;
}
Person& operator=(const Person& p)
{
cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;
if (this != &p)
_name = p._name;
return *this;
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
Student(const char* name, int num)
: Person(name)
, _num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
Student(const Student& s)
: Person(s)
, _num(s._num)
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
Student& operator = (const Student& s)
{
cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
if (this != &s)
{
Person::operator =(s);
_num = s._num;
}
return *this;
}
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num; //学号
};子类的析构函数和父类的析构函数构成隐藏关系,明明两个函数的名字不一样为什么会构成隐藏？
由于后面多态的原因，析构函数被特殊处理，函数名最后都会变成destructor()为了保证析构先子后父，父类析构会在子类析构后面自动调用
5.继承和友元
友元关系不能继承，基类友元不能访问子类私有和保护成员
6. 继承与静态成员
基类定义了static静态成员,则整个继承体系中只有一个这样的成员。无论派生出多少个子类都只有一个static成员实例
//静态成员继承体系只能有一个
class Person
{
public:
Person() { ++_count; }
protected:
string _name; // 姓名
public:
static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid=0; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected:
string _seminarCourse; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
Student s1;
Student s2;
Student s3;
Graduate s4;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
cout << " 人数 :" << s2._count << endl;
cout << " 人数 :" << s3._count << endl;
cout << " 人数 :" << s4._count << endl;
Student::_count = 0;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
cout << " 地址:" << &s2._count << endl;
cout << " 地址:" << &s3._count << endl;
cout << " 地址:" << &s4._count << endl;
}
int main()
{
TestPerson();
return 0;
}
7.菱形继承和菱形虚拟继承
7.1 菱形继承
单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承为单继承
多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承为多继承
菱形继承：属于多继承的一种特殊状况、
从下图不难看出 菱形继承有数据冗余和二义性的问题
子类Assistant对象同时继承了父类Stuent和Teacher，父类Student有Person的成员，Teacher也有Person的成员
显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余无法解决
7.2菱形虚拟继承
在继承的腰部使用虚拟继承就能解决问题，上面的在student和teacher继承person使用虚拟继承
下面在B、C继承A时使用虚拟继承就行了 方法：在类的腰部位置加一个 virtual 关键字
class A
{
public:
int _a;
};
class B :virtual public A
{
public:
int _b;
};
class C :virtual public A
{
public:
int _c;
};
class D :public B,public C
{
public:
int _d;
};
int main()
{
D d;
d.B::_a = 1;
d.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;
}普通菱形继承内存对象模型
虚拟菱形继承内存对象模型
这里可以分析出D对象中将A放到的了对象组成的最下面，这个A同时属于B和C，那么B和C如何去找到公共的A呢？这里是通过了B和C的两个指针，指 向的一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量 可以找到下面的A。
8.继承和组合
public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。
例：学生是人 ->is-a
组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。
例：汽车有轮胎 -> has-a
优先使用对象组合，而不是类继承 。
继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称
为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的
内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类有很
大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。
对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象
来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复
用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。
组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被
封装。
实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有
些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用
继承，可以用组合，就用组合。
class C
{
int _c;
};
class D
{
int _d;
C _c;
};