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很多时候，我们需要定义有血缘关系的类，比如说：
-
Person类
-
Student类
学生属于学生类，而学生也具有人类的一切属性，假设学生类多出了一个学号的成员变量
按照传统，我们可以这样来写代码：
// 人类
class Person {
public:
private:
string _name;
int _age;
string _sex;
};
// 学生类
class Student {
public:
private:
string _name;
int _age;
string _sex;
string _StuID;
};
我们很快就发现了一个问题，人类和学生类之中有3个成员变量是重复的，代码看上去十分的冗余
那么怎么来解决呢？
可以在学生类里面声明一个人的对象：
// 学生类
class Student {
public:
private:
Person p;
string _StuID;
};
但是有个问题：Person类的私有成员变量只能在Person类内访问，无法在Student类里访问，如果要访问只能用友元类来解决
// 人类
class Person {
friend class Student;
public:
private:
string _name;
int _age;
string _sex;
};
是不是有点烦了，并且更重要的是，友元破坏了类的封装
我也感觉是这样，那让我们来看看继承！
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
而继承是类级别的复用
被继承的叫做父类/基类，去继承的叫做子类/派生类
上面的学生类只需这样改进：
// 学生类
class Student: public Person{
public:
private:
string _StuID;
};
2.继承基类成员访问方式的变化
类的访问限定符有3种public private protected，继承方式有3种public private protected，所以继承了父类之后，子类中继承下来的成员有3×3=9种情况
| 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 | 派生类中不可见 | 派生类中不可见 | 派生类中不可见 |
总的来说，派生类中的从基类继承下来的成员究竟是怎么的限定方式，由访问限定符和继承方式中更加私有的那一个决定：private最私有，protected其次，public最不
来谈谈private成员被继承之后的派生类不可见代表什么：
从字面上看，就是说，无论采用哪种继承方式，基类的private成员在派生类中都是不能被用的，形象一点就是：你看不见基类的private成员
举个形象一点的例子：
乾隆当了60年皇帝，然后想摸鱼了，就把皇位传给了嘉庆，自己滚去当太上皇了。然而乾隆并没由把所有权力都传给嘉庆，而是在禅位之后仍居住在养心殿掌控朝政，核心权力还是留在自己手中，嘉庆摸不到这些权力。
这边的基类的private的成员，也就是可以看作乾隆的核心权力，没有被嘉庆继承。
可见乾隆的好大喜功留恋世俗啊！当了60年皇帝还没当够！
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。可以看出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，不过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
3.切片
- 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-Time Type Information)的dynamic_cast 来进行识别后进行安全转换
class Person {
public:
string _name;
string _sex;
int _age;
}
class B: public Student {
public:
int _No;
}
这时，父类对子类进行切片是这样进行的：
Student st;
Person a = st;
Person* p = &st;
Person& r = st;
父类指针给赋值给子类需要强转，会存在越界访问的问题：
Person pe;
Student* ps = (Student*)&pe;
4.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）
- 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。
- 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
注意，隐藏要和重载进行区分
// B中的fun和A中的fun不是构成重载，因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏，成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:
void fun()
{
cout << "func()" << endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void fun(int i)
{
A::fun();
cout << "func(int i)->" <<i<<endl;
}
};
void Test()
{
B b;
b.fun(10);
};
5.派生类的默认成员函数
6个默认成员函数，“默认”的意思就是指我们不写，编译器会变我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个成员函数是如何生成的呢？
- 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（无参或全缺省参数），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。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
对于析构函数
编译器会对析构函数名作特殊处理，所有析构函数名都会被处理成destructor，才能保证子类先调用析构函数清理，再调用父类的析构函数
6. 继承与友元
友元关系不能继承，也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员
如要访问，则需要在子类中再次声明友元
7.继承与静态成员
基类定义了static静态成员，则整个继承体系里面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
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 _stuNum ; // 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;
Student ::_count = 0;
cout <<" 人数 :"<< Person ::_count << endl;
}
8.菱形继承和菱形虚拟继承
- 单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承
- 多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承
- 菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况
菱形继承的问题：从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。在Assistant的对象中Person成员会有两份，分别继承自Student和Teacher：
class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
// 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
Assistant a ;
a._name = "peter";
// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
a.Student::_name = "xxx";
a.Teacher::_name = "yyy";
}
虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用。
注意是在腰部加虚继承关键字virtual，解决数据冗余和二义性
class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
Assistant a ;
a._name = "peter";
}
下图是菱形继承的内存对象成员模型：这里可以看到数据冗余：
下图是菱形虚拟继承的内存对象成员模型：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：
那么为什么要在B、C本来存储A的地方存一个指向偏移量的指针呢？
当切片时，B、C要把D的中的A搬到自己的那边去，就必须知道怎样从自己的类这边找到子类的A：
D d;
B b = d;
C c = d;
本质原因是由于子类可以赋值给父类，那么左边就不知道右边赋过来的到底是自己的类型还是自己的子类的切片
9.继承与组合
- 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-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。
举个例子：
我们的类A有80个protected成员，20个public成员
如果采用（public）继承，那么子类可以用父类的80个protected成员+20个public成员
采用组合，80个protected成员对于子类是无法使用的，子类只能使用20个public成员
显然，继承对于父类的依赖性高，与父类的耦合度高。假如80protected成员改变了若干个，子类必定受到牵连
而组合的受到影响相对小很多，因为组合本来就用不了protected成员
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。