繼承

繼承的概念

繼承機(jī)制是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使代碼可以復(fù)用的最重要的手段，它允許程序員在保持原有類(lèi)特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加功能。繼承呈現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程。

繼承的定義

上面的基類(lèi)也可以叫父類(lèi)，派生類(lèi)也可以叫子類(lèi)。

繼承關(guān)系和訪(fǎng)限定符

繼承方式

接下來(lái)用代碼測(cè)試上面的繼承方式

class Person
{
public :
 void Print ()
 {
 cout<<_name <<endl;
 }
protected :
 string _name = "張三" ; // 姓名
private :
 int _age = 18 ; // 年齡
};

class Student : public Person
{
protected :
 int _stunum = 22; // 學(xué)號(hào)
};

public繼承

上面是給的缺省值來(lái)測(cè)試沒(méi)寫(xiě)構(gòu)造函數(shù)

s就繼承了Person的name,age，基類(lèi)中private的age在物理上繼承了但在語(yǔ)法上但是不能訪(fǎng)問(wèn)的。

也可以調(diào)用基類(lèi)的成員函數(shù)，但是不能直接訪(fǎng)問(wèn)基類(lèi)中private的成員，prootected可以在派生類(lèi)中訪(fǎng)問(wèn)，不能再在類(lèi)外訪(fǎng)問(wèn)

protected繼承

protected繼承，在類(lèi)外連基類(lèi)的public成員函數(shù)都不能用了，只能在派生類(lèi)的類(lèi)里面使用。

同樣基類(lèi)中私有的不能訪(fǎng)問(wèn)

private繼承就都是私有的了。

總結(jié)：

• 1.基類(lèi)private成員在派生類(lèi)中無(wú)論以什么方式繼承都是不可見(jiàn)的。這里的不可見(jiàn)是指基類(lèi)的私有成員還是被繼承到了派生類(lèi)對(duì)象中，但是語(yǔ)法上限制派生類(lèi)對(duì)象不管在類(lèi)里面還是類(lèi)外面都不能去訪(fǎng)問(wèn)它。
• 2.基類(lèi)private成員在派生類(lèi)中是不能被訪(fǎng)問(wèn)，如果基類(lèi)成員不想在類(lèi)外直接被訪(fǎng)問(wèn)，但需要在派生類(lèi)中能訪(fǎng)問(wèn)，就定義為protected。可以看出保護(hù)成員限定符是因繼承才出現(xiàn)的.
• 3.基類(lèi)的私有成員在子類(lèi)中都是不可見(jiàn)的，其他成員在子類(lèi)中等于權(quán)限最小的那個(gè)
• 4.class的默認(rèn)繼承方式是private,struct默認(rèn)的繼承方式是public，最好顯示的寫(xiě)出繼承方式
• 5.在實(shí)際應(yīng)用一般使用public繼承，很少使用protected和private。

父類(lèi)和子類(lèi)對(duì)象賦值轉(zhuǎn)化

class Person
{
protected:
	string _name; // 姓名
	string _sex; // 性別
	int _age; // 年齡
};
class Student : public Person
{
public:
	int _No; // 學(xué)號(hào)
};

子類(lèi)可以給父類(lèi)，父類(lèi)不能給子類(lèi)，不僅可以是子類(lèi)的對(duì)象，也可以是指針和引用

	Student s;
	Person p;
	p = s;
	Person *ptr = &s;//子類(lèi)賦給父類(lèi)指針
	Person &ref = s;//子類(lèi)賦給父類(lèi)引用

派生類(lèi)對(duì)象 可以賦值給 基類(lèi)的對(duì)象 / 基類(lèi)的指針 / 基類(lèi)的引用。這里有個(gè)形象的說(shuō)法叫切片或者切割。寓意把派生類(lèi)中父類(lèi)那部分切來(lái)賦值過(guò)去。

基類(lèi)對(duì)象不能賦值給派生類(lèi)對(duì)象

基類(lèi)的指針可以通過(guò)強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換賦值給派生類(lèi)的指針。但是必須是基類(lèi)的指針是指向派生類(lèi)對(duì)象時(shí)才是安全的。等到子類(lèi)中的默認(rèn)函數(shù)就會(huì)用到切片

繼承中的作用域

class Person
{
protected:
	string _name = "法外狂徒"; // 姓名
	int _num = 11; // 身份證號(hào)
};
class Student : public Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << " 姓名:" << _name << endl;
		cout << " 身份證號(hào):" << _num << endl;
		cout << " 學(xué)號(hào):" << _num << endl;
	}
protected:
	int _num = 2; // 學(xué)號(hào)
};

還有成員函數(shù)的隱藏

class A {
public:
	void fun(double x)
	{
		cout << "fun()->x"<< x << endl;
	}
};
class B : public A {
public:
	void fun(int i)
	{
		cout << "fun()->" << i << endl;
	}
};

int main()
{
	B b;
	b.fun(10);
	b.A::fun(11.1);//加作用域
	return 0;
}

父類(lèi)和子類(lèi)函數(shù)名相同不是重載而是隱藏，函數(shù)重載是在同一作用域，不同的作用域是隱藏

在子類(lèi)成員函數(shù)中，可以使用 基類(lèi)::基類(lèi)成員 顯示訪(fǎng)問(wèn)

在寫(xiě)代碼中最好不要定義同名的成員

子類(lèi)的默認(rèn)成員函數(shù)

在類(lèi)和對(duì)象的時(shí)候講了6個(gè)默認(rèn)的成員函數(shù)，現(xiàn)在子類(lèi)中講4個(gè)，構(gòu)造，拷貝構(gòu)造，賦值和析構(gòu)

class Person //父類(lèi)
{
public:
	Person(const char* name = "李四")
		: _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
};

//子類(lèi)
class Student : public Person
{
public:
	//構(gòu)造函數(shù)
	Student(const char* name, int num)
		: Person(name)//調(diào)用父類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)初始化父類(lèi)的成員
		, _num(num)//初始化子類(lèi)的成員
	{
		cout << "Student()" << endl;
	}
	//拷貝構(gòu)造
	Student(const Student& s)
		: Person(s)//這里就用到了切片，切父類(lèi)的成員類(lèi)拷貝
		, _num(s._num)//拷貝子類(lèi)的
	{
		cout << "Student(const Student& s)" << endl;
	}

	Student& operator = (const Student& s)
	{
		cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
		if (this != &s)
		{
			Person::operator =(s);//調(diào)用父類(lèi)的賦值
			_num = s._num;//賦值子類(lèi)自己的
		}
		return *this;
	}

	~Student()
	{
		//子類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)完成清理后會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)
		cout << "~Student()" << endl;
	}
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};

總結(jié)：

• 派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)初始化基類(lèi)的那一部分成員。如果基類(lèi)沒(méi)有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的初始化列表階段顯示調(diào)用。
• 派生類(lèi)的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類(lèi)的拷貝構(gòu)造完成基類(lèi)的拷貝初始化。
• 派生類(lèi)的operator=必須要調(diào)用基類(lèi)的operator=完成基類(lèi)的復(fù)制。
• 派生類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)會(huì)在被調(diào)用完成后自動(dòng)調(diào)用基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)清理基類(lèi)成員。因?yàn)檫@樣才能保證派生類(lèi)對(duì)象先清理派生類(lèi)成員再清理基類(lèi)成員的順序。
• 派生類(lèi)對(duì)象初始化先調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造再調(diào)派生類(lèi)構(gòu)造。
• 派生類(lèi)對(duì)象析構(gòu)清理先調(diào)用派生類(lèi)析構(gòu)再調(diào)基類(lèi)的析構(gòu)。

繼承與友元

友元關(guān)系不能繼承，父類(lèi)友元不能訪(fǎng)問(wèn)子類(lèi)私有和保護(hù)成員

class Student;
class Person
{
public:
	friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
	friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
	int _stuNum; // 學(xué)號(hào)
};
void Display(const Person& p, const Student& s) {
	cout << p._name << endl;//可以訪(fǎng)問(wèn)
	cout << s._stuNum << endl;//要在子類(lèi)中加上友元才能訪(fǎng)問(wèn),不加會(huì)報(bào)錯(cuò)
}
int main()
{
	Person p;
	Student s;
	Display(p, s);
	return 0;
}

繼承與靜態(tài)成員

基類(lèi)定義了static靜態(tài)成員，則整個(gè)繼承體系里面只有一個(gè)這樣的成員。無(wú)論派生出多少個(gè)子類(lèi)，都只有一個(gè)static成員實(shí)例 。

class Person
{
public:
	Person() { ++_count; }
protected:
	string _name; // 姓名
public:
	static int _count; // 統(tǒng)計(jì)人的個(gè)數(shù)。
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
	int _id; // 學(xué)號(hào)
};
class Graduate : public Student
{
protected:
	string _Course; // 科目
};

int main()
{
	Student s1;
	Student s2;
	Student s3;
	Graduate s4;
	cout << " 人數(shù) :" << Person::_count << endl;
	cout << " 人數(shù) :" << Student::_count << endl;
	cout << " 人數(shù) :" << &Person::_count << endl;
	cout << " 人數(shù) :" << &Student::_count << endl;
	return 0;
}

再加上count的地址可以看出是同一個(gè)的count。計(jì)算出子類(lèi)實(shí)例化了多少個(gè)對(duì)象就可以在父類(lèi)中定義個(gè)count自加。

復(fù)雜的菱形繼承

單繼承：一個(gè)子類(lèi)只有一個(gè)直接父類(lèi)時(shí)稱(chēng)這個(gè)繼承關(guān)系為單繼承

多繼承：一個(gè)子類(lèi)有兩個(gè)或以上直接父類(lèi)時(shí)稱(chēng)這個(gè)繼承關(guān)系為多繼承

菱形繼承：菱形繼承是多繼承的一種特殊情況。

菱形繼承的問(wèn)題：從下面的對(duì)象成員模型構(gòu)造，可以看出菱形繼承有數(shù)據(jù)冗余和二義性的問(wèn)題。在Assistant的對(duì)象中Person成員會(huì)有兩份。

class Person
{
public:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};
class Teacher : public Person
{
protected:
	int _id; // 編號(hào)
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
	string _Course; // 課程
};
int main()
{
	// 這樣會(huì)有二義性無(wú)法明確知道訪(fǎng)問(wèn)的是哪一個(gè)
	Assistant a;
	//a._name = "peter";

	// 顯示的調(diào)用解決了二義性，但數(shù)據(jù)冗余了
	a.Student::_name = "蓋倫";
	a.Teacher::_name = "亞索";
	return 0;
}

虛繼承

虛擬繼承可以解決菱形繼承的二義性和數(shù)據(jù)冗余的問(wèn)題。如上面的繼承關(guān)系，在Student和Teacher的繼承Person時(shí)使用虛擬繼承，即可解決問(wèn)題。需要注意的是，虛擬繼承不要在其他地方去使用。

在菱形的腰部加上virtual關(guān)鍵字可以解決冗余。那虛繼承是怎么解決的呢？先來(lái)看看不用虛繼承的

class A {
public:
	int _a;
};

class B :  public A {
public:
	int _b;
};

class C :  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;
}

我們可以通過(guò)內(nèi)存窗口來(lái)觀(guān)察對(duì)象成員的模型

菱形繼承帶來(lái)了二義性和數(shù)據(jù)冗余。

再來(lái)看看虛繼承的

虛繼承就解決了數(shù)據(jù)冗余和二義性，B和C中多了地址，在用內(nèi)存窗口看看這里的地址

2個(gè)指針叫虛基表指針指向虛基表，可以通過(guò)偏移量找到公共虛基類(lèi)，此時(shí)A是在下面那為什么要找呢？

	D d;
	d.B::_a = 1;
	d.C::_a = 2;
	d._b = 3;
	d._c = 4;
	d._d = 5;
	B b = d;//把d賦給b，把d切過(guò)去那此時(shí)要怎么找到A呢？，所以就要用虛基表找

B類(lèi)中各個(gè)成員在內(nèi)存中的分布：

通過(guò)偏移量找到虛基類(lèi)。

還是不要用菱形繼承出現(xiàn)問(wèn)題，虛繼承使得對(duì)象模型很復(fù)雜，并且會(huì)有效率的影響。

繼承的總結(jié)

• C++語(yǔ)法復(fù)雜，其實(shí)多繼承就是一個(gè)體現(xiàn)。有了多繼承，就存在菱形繼承，有了菱形繼承就有菱形虛擬繼承，底層實(shí)現(xiàn)就很復(fù)雜。所以一般不建議設(shè)計(jì)出多繼承，一定不要設(shè)計(jì)出菱形繼承。否則在復(fù)雜度及性能上都有問(wèn)題。
• 多繼承可以認(rèn)為是C++的缺陷之一.

組合

繼承是建立了父類(lèi)與子類(lèi)的關(guān)系，是一種“是”的關(guān)系，例如白貓是貓，組合是“有”的關(guān)系實(shí)際盡量多去用組合。組合的耦合度低，代碼維護(hù)性好。不過(guò)繼承也有用武之地的，有些關(guān)系就適合繼承那就用繼承，另外要實(shí)現(xiàn)多態(tài)，也必須要繼承。類(lèi)之間的關(guān)系可以用繼承，可以用組合就用組合。

面試題

• 什么是菱形繼承？菱形繼承的問(wèn)題是什么？
  菱形繼承是多繼承的一種特殊繼承，兩個(gè)子類(lèi)繼承同一個(gè)父類(lèi)，而又有子類(lèi)同時(shí)繼承這兩個(gè)子類(lèi)。可以看出菱形繼承有數(shù)據(jù)冗余和二義性的問(wèn)題。
• 什么是菱形虛擬繼承？如何解決數(shù)據(jù)冗余和二義性的
  在菱形繼承的腰部加上virtual，通過(guò)虛基表指針和虛基表中的偏移量可以找到虛基類(lèi)，只存1份
• 繼承和組合的區(qū)別？什么時(shí)候用繼承？什么時(shí)候用組合？
  繼承是一種"是",組合是"有"的關(guān)系，父類(lèi)和子類(lèi)是的關(guān)系用繼承，是有的關(guān)系用組合。

以上就是C++繼承，由于作者水平有限，如有問(wèn)題還請(qǐng)指出！

到此這篇關(guān)于C++繼承模式詳解的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。