[C++知识库]C++ 继承

继承

继承概念

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。

继承定义

定义格式

继承关系和访问限定符

继承基类成员访问方式的变化

选权限小的那个

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age" << _age << endl;
	}
protected:
	string _name = "peter";
private:
	int _age = 18;
};
class Student :public Person
{
	//父类的私有成员继承不可见：
	//内存上，子类对象有这个成员，但是语法规定不能访问
protected:
	int _stuid;
};
class Teacher :public Person
{
protected:
	int _jobid;
};
int main()
{
	Student s;
	Teacher t;
	return 0;
}

总结

• 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。

• .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。保护成员限定符是因继承才出现的。

• 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(成员在基类的访问限定符，继承方式)，public>protected>private。

• 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，最好显示的写出继承方式。

• 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。

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。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
• 基类对象不能赋值给派生类对象
• 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。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，可以使用RTTI(Run-TimeTypeInformation)的dynamic_cast来进行识别后进行安全转换。
  
  

//赋值兼容规则/切片
class Person
{
//protected:
public:
	string _name;
	string _sex;
	int _age;
};
class Stu :public Person
{
public:
	int _no;
};
int main()
{
	Person p;
	Stu s;
	//p = s;//子可给父 ->切割/切片
	//s = p;//父不可给子
	s._name = "张三";
	s._sex = "男";
	s._age = 18;
	p = s;//深拷贝
	//以下都是切片
	Person* ptr = &s;
	Person& ref = s;
	return 0;
}

继承中的作用域

• 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域
• 子类和父类中有同名函数成员，子类成员将屏蔽父类对同名函数的直接访问，这种情况叫隐藏，也叫重定义(可以用 基类::基类成员 访问)
• 如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏
• 在实际中的继承体系里面，最好不定义同名的成员

class Person
{
protected:
	string _name = "小李同学";
	int _num = 111;
};
class Stu :public Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "姓名" << _name << endl;
		cout << "身份证号" << Person::_num << endl;//111
		cout << "学号" << _num << endl;//900
	}
protected:
	int _num = 900;
};
int main()
{
	Stu s;
	s.Print();
	return 0;
}

class A
{
public:
	void func()
	{
		cout << "func()" << endl;
	}
};
class B : public A
{
public:
	void func(int i)
	{
		A::func();
		cout << "func(int i)->" << i << endl;
	}
};
void Test()
{
	B b;
	b.func(10);//构成隐藏
	//b.func();//错误
	b.A::func();
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

派生类的默认成员函数

• 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
• 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。这样才能保证派生类对象先清理派生类成员在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用派生类构造
• 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构

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()//因为多态一些原因，任何类的析构函数都被统一处理成destructor()
	{
		cout << "~Person()" << endl;
	}
protected:
	string _name;
	

};
class Tea :public Person
{
public:
	Tea(const char* name, int id)
		:Person(name)
		, _id(id)
	{
		//调用父类构造函数初始化继承父类的部分
		//再初始化自己的成员
		cout << "Tea()" << endl;
	}
	Tea(const Tea& t)
		:Person(t)//将t传递给Person& t是一个切片行为
		, _id(t._id)
	{
		//类似构造函数
		cout << "Tea(const Tea& t)" << endl;
	}
	Tea& operator=(const Tea& t)
	{
		if (this != &t)
		{
			Person::operator = (t);
			_id = t._id;

		}
		cout << "Tea& operator=(const Tea& t)" << endl;
		return *this;
	}
	~Tea()
	{
		//Person::~Person();//编译器认为子类的析构函数和父类的构成隐藏
		//调用需要指定父类
		//清理自己的
		cout << "~Tea()" << endl;
		//为了保证析构时先子再父的后进先出的顺序析构
		//子类析构函数完成后会自动调用父类的析构函数
	}
private:
	//Person _p;
	int _id;
};
int main()
{
	Tea t("张三", 100);
	//Tea t1(t);
	//Tea t1("李四",99);
	
	//t1 = t;
	return 0;
}

继承与友元

友元关系不能被继承，基类友元不能访问子类私有和保护成员
如果想访问就增加一个友元

菱形继承以及菱形虚拟继承

class Person
{
public:
	string _name;
};
class Stu:public Person
{
protected:
	int _num;
};
class Tea :public Person
{
protected:
	int _id;
};
class A :public Stu, public Tea
{
protected:

	string _mm;
};
int main()
{
	A a;
	//会有二义性问题，无法明确访问的是哪个
	//a._name = "peter";//报错
	//指定访问冗余成员的作用域可以解决二义性
	//但是还没解决数据冗余问题
	a.Stu::_name = "peter";
	a.Tea::_name = "Lily";
	return 0;
}

虚继承(vritual)可以解决菱形继承的二义性和冗余问题
注意：虚继承不要在其他地方使用

class Person
{
public:
	string _name;
};
class Stu :virtual public Person
{
protected:
	int _num;
};
class Tea :virtual public Person
{
protected:
	int _id;
};
class A :public Stu, public Tea
{
protected:

	string _mm;
};
int main()
{
	A a;
	a._name = "peter";
	return 0;
}

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;
}

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;
}

在这个切片行为中，通过虚基表中偏移量找到公共虚基类的成员

总结

• 多继承，存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在
  复杂度及性能上都有问题.
• 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。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。
• 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-boxreuse)。“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。黑箱复用：只能用公用成员，私有保护成员是不透明的。
• 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-boxreuse)，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。