[C++知识库]C++特性：继承

导语:

C++是对C语言的优化和改进，C++之所以优秀的点在于它的特性：抽象、封装、继承和多态。
本章总结继承的规则和特性，都是干货，与读者共同学习。

继承作用

代码的复用
子类继承父类，可以理解为，将父类的代码拷贝一份到子类中，达到子类可以调用父类方法的目的。
那为什么是可以理解而不是就是呢？
是因为有几个东西是不可以拷贝的，比如，父类的拷贝和析构方法，友元和静态成员。
友元关系是不能继承的，必须各是各的。
静态成员是在类外初始化的，从定义到程序运行结束都一直存在，不是属于某一个类的。所以也不能拷贝。
形成多态
继承在代码复用上的应用是广泛的，但在我看来，继承最大的作用在于可以形成多态，当发生一种行为时，不同的对象去调用就是不同的状态。
这在很大程度上体现了C++作为面向对象语言的设计性。

继承的结果

上面说到继承相当于将父类的代码拷贝到子类中，达到可以使用子类对象可以调用父类方法的目的，而具体子类可以调用父类的哪些方法，还需要看它的继承方式。

继承方式

公有继承

class student:public Person
{};

公有继承，父类的公有方法以公有的形式，私有以私有的形式，保护以保护的形式，拷贝给子类，私有成员/成员方法对子类是不可见的。也就是说
从对象角度：子类可以调用父类的公有方法和保护方法
从方法角度：子类可以通过调用父类的公有方法/保护方法转调用父类的私有方法。
保护继承

class student:protected Person
{};

保护继承，父类的公有方法以保护的形式，私有以私有的形式，保护以保护的形式，拷贝给子类，继承后，子类中父类的私有方法对子类不可见的。
从对象角度，可以调用父类保护方法。
从方法角度，可以通过调用父类保护方法转调用父类私有方法。
私有继承（默认继承）

class student: Person     //什么都不给，默认私有继承
{}; 
class student:private Person
{};

私有继承，父类的所有方法均以私有的形式拷贝给子类，所有的对子类都是不可见的。
从对象角度：不能调用父类的方法
从方法角度：也不能转调用。
什么都不能用，那私有继承有什么用？
它作用的场景就是，在当前继承体系或分支，终止父类再往下继承下去。

子类构造

根据继承的拷贝性质，我们知道子类中有父类的成分，所以在构造子类之前，需要先调用父类的构造方法，再调用子类的构造方法。
但要注意，这个构造，只是构造了一个对象（子类），不会构造出来一个父类对象。

赋值兼容规则/向上转换/内存切片

继承和多态体系中，深入理解了赋值兼容规则就很容易掌握了。
赋值兼容规则：

• 子类对象可以直接给父类对象赋值
• 子类对象的地址可以直接给父类对象指针赋值
• 子类对象可以直接初始化父类对象的引用

代码：

int main()
{
	D d;
	Base b;
	b = d;           //子类对象给父类对象赋值
	Base* pb = &d;   //子类对象的地址给父类对象指针赋值
	Base& rb = d;    //子类对象初始化父类对象的引用
	return 0;
}

总结，都是子类给父类(所以是向上转换)，那么能不能父类给子类呢？
要理解这点，一个内存图即可说明一切！

很容易看出来，子类比父类的类型多了一部分，但都是序列化的，子类自身成员之前的内存空间与父类是完全一致的，所以子类是可以将地址、引用和对象转给父类的。
但是要注意，使用父类接收之后，父类对象/指针/引用，只能观察到父类拥有的，不能观察到子类。
当然，当有朝一日我们需要对父类取地址，要取到整个子类地址的时候（向下转换），C++11的reinterpret_cast强制类型转换可以实现这种需求。
赋值兼容规则的应用不在这几行代码，更在理解上，多态的形成就是建立在赋值兼容规则基础上的。

多继承

以上讲解都是建立在单继承上的。
一个子类有两个或两个以上直接父类时，就称这个继承是多继承。

多继承需要记住的点就是：
	构造时，按顺序对父类进行构造，若有虚拟继承的父类，先构造虚拟继承的父类
	菱形继承的问题和解决

多继承是复杂的，效率不高的。主要体现在菱形继承。一个图快速了解菱形继承:

菱形继承的缺点在于，在效率的角度，它是数据冗余的；站在安全的角度，他是数据二义的。

虚拟继承

虚拟继承可以解决菱形继承数据冗余和二义性的问题，要注意的是，虚拟继承不要在其他地方使用。
代码：

class A
{
public:
	int _a;
};
// class B : public A
class B : virtual public A
{
public:
	int _b;
};
// class C : public A
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;
}

B和C虚拟继承A，就可以使来自A的数据只有一份了。
内存分析：
虚拟继承后，多了四个字节存储A的数据了。
内存分布为：