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[C++知识库]黑马C++ 02 核心6 —— 类和对象_继承(重难点)

继承是面向对象三大特性之一

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：
在这里插入图片描述
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

1.1 继承基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同，接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处。

普通实现(重复率高)

//Java页面
class Java 
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "JAVA学科视频" << endl;
	}
};
//Python页面
class Python
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "Python学科视频" << endl;
	}
};
//C++页面
class CPP 
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "C++学科视频" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//Java页面
	cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//Python页面
	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//C++页面
	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
	CPP cp;
	cp.header();
	cp.footer();
	cp.left();
	cp.content();
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

继承实现(减少重复代码)

总结：

继承的好处：可以减少重复的代码
语法：class 子类：继承方式父类 class A : public B;
A 类称为子类或 派生类
B 类称为父类或基类

派生类中的成员，包含两大部分：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员
从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性

#include<iostream>
using namespace std;

//继承实现页面

//公共页面类
class BasePage
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java, Python, C++...(公共分类列表)" << endl;
	}
};

//继承的好处：减少重复代码
//语法：class 子类： 继承方式 父类
//子类 也称为 派生类
//父类 也称为 基类

//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "JAVA 学科视频" << endl;
	}
};

//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Python 学科视频" << endl;
	}
};

//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "C++ 学科视频" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//Java页面
	cout << "Java 下载视频页面如下： " << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//Python页面
	cout << "Python 下载视频页面如下： " << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//C++页面
	cout << "C++ 下载视频页面如下： " << endl;
	CPP cp;
	cp.header();
	cp.footer();
	cp.left();
	cp.content();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

1.2 继承方式

继承的语法：class 子类 : 继承方式父类
继承方式一共有三种：
公共继承
保护继承
私有继承
父类中私有内容，子类如论哪种继承都无法访问

公共继承

// 公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 10; // 可访问 public权限,父类中的公共权限成员，到子类中依然是公共权限
		m_B = 10; // 可访问 protected权限，父类中的保护权限成员，到子类中依然是保护权限
		// m_C = 10; // 不可访问，父类中的私有权限成员，子类访问不到
	}
};

void test01()
{
	Son1 s1;
	s1.m_A = 100; //其他类只能访问到公共权限
	// s1.m_B = 100;//到了son1中m_B是保护权限，类外访问不到
}

保护继承

// 保护继承
class Base2
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

class Son2 :protected Base2
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100; // 可访问 protected权限，父类中的公共成员，到子类中变为保护权限
		m_B = 100; // 可访问 protected权限，父类中保护权限成员，到子类中变为保护权限
		// m_C = 100; // 父类中的私有成员子类不可访问
	}
};
void test02()
{
	Son2 s;
	// s.m_A = 100;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外不可访问
	// s.m_B = 100;//在Son2中m_B变为保护权限，因此类外不可访问
}

私有继承

// 私有继承
class Base3
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

class Son3 :private Base3
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100; // 可访问 private权限，父类中公共成员，在子类中变为 私有成员
		m_B = 100; // 可访问 private权限，父类中保护成员，在子类中变为 私有成员
		// m_C; // 父类中私有成员子类不可访问
	}
};

void test03()
{
	Son2 s;
	// s.m_A = 100;// 在Son3中m_A变为私有权限，因此类外不可访问
	// s.m_B = 100;// 在Son3中m_B变为私有权限，因此类外不可访问
}

总程序

#include<iostream>
using namespace std;

// 继承方式

class Base1
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

// 公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 10; // 可访问 public权限，父类中的公共权限成员，到子类中依然是公共权限
		m_B = 10; // 可访问 protected权限，父类中的保护权限成员，到子类中依然是保护权限
		// m_C = 10; // 不可访问，父类中的私有权限成员，子类访问不到
	}
};

void test01()
{
	Son1 s1;
	s1.m_A = 100; //其他类只能访问到公共权限
	// s1.m_B = 100;//到了son1中m_B是保护权限，类外访问不到
}

// 保护继承
class Base2
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

class Son2 :protected Base2
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100; // 可访问 protected权限，父类中的公共成员，到子类中变为保护权限
		m_B = 100; // 可访问 protected权限，父类中保护权限成员，到子类中变为保护权限
		// m_C = 100; // 父类中的私有成员子类不可访问
	}
};
void test02()
{
	Son2 s;
	// s.m_A = 100;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外不可访问
	// s.m_B = 100;//在Son2中m_B变为保护权限，因此类外不可访问
}

// 私有继承
class Base3
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

class Son3 :private Base3
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100; // 可访问 private权限，父类中公共成员，在子类中变为 私有成员
		m_B = 100; // 可访问 private权限，父类中保护成员，在子类中变为 私有成员
		// m_C; // 父类中私有成员子类不可访问
	}
};

void test03()
{
	Son2 s;
	// s.m_A = 100;// 在Son3中m_A变为私有权限，因此类外不可访问
	// s.m_B = 100;// 在Son3中m_B变为私有权限，因此类外不可访问
}

class GrandSon3 :public Son3 // 孙子继承儿子
{
public:
	void func()
	{
		// Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
		// m_A;// 到了Son3中m_A变为私有，即使是儿子，也访问不到
		// m_B;
		// m_C;
	}
};

int main()
{
	system("pause");
	return 0;
}

1.3 继承中的对象模型

问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
结论

父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
父类中私有成员属性是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去

#include<iostream>
using namespace std;

// 继承中的对象模型

class Base
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C; // 私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};

// 公共继承
class Son :public Base
{
public:
	int m_D;
};

// 利用开发人员命令提示工具查看对象模型
// 跳转盘符 D：
// 跳转文件路径 cd 具体路径下
// 查看命名

void test01()
{
	// 父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
	// 父类中私有成员属性是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去
	cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;// 16
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

1.4 继承中构造与析构顺序

问题：子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数，父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
总结：继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反，先析构子类，再析构父类。

#include<iostream>
using namespace std;
//继承中的构造和析构顺序

class Base
{
public:
	Base()
	{
		cout << "Base 构造函数!" << endl;
	}
	~Base()
	{
		cout << "Base 析构函数!" << endl;
	}
};

class Son : public Base
{
public:
	Son()
	{
		cout << "Son  构造函数!" << endl;
	}
	~Son()
	{
		cout << "Son  析构函数!" << endl;
	}

};

void test01()
{
	// 继承中构造顺序和析构顺序如下:
	// 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
	Son s;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

1.5 继承同名成员处理方法

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

同名成员属性

通过子类对象，访问子类同名成员直接访问即可
通过子类对象，访问父类中间同名成员，需要加作用域

// 同名成员属性处理方式
void test01()
{
	Son s;
	cout << "Son  下 m_A" << s.m_A << endl;

	// 如果通过子类对象，访问到父类中间同名成员，需要加作用域
	cout << "Base 下 m_A" << s.Base::m_A << endl;
}

同名成员函数

如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员函数会隐藏掉父类中所有同名成员函数
如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域

// 同名成员函数处理方式
void test02()
{
	Son s;
	s.func(); // 直接调用的是子类中的同名成员

	// 如何调用到父类中同名成员函数？加作用域
	s.Base::func();

	// 如果子类中出现和父类同名的成员函数,子类的同名成员函数会隐藏掉父类中所有同名成员函数
	// 如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(100);
}

总程序

#include<iostream>
using namespace std;

// 继承中同成员的处理
class Base
{
public:
	Base()
	{
		m_A = 100;
	}

	void func()
	{
		cout << "Base - func() 调用" << endl;
	}

	// 重载

	void func(int a)
	{
		cout << "Base - func(int a) 调用" << endl;
	}

	int m_A;
};

class Son :public Base
{
public:
	Son()
	{
		m_A = 200;
	}

	void func()
	{
		cout << "Son - func() 调用" << endl;
	}

	int m_A;
};

// 同名成员属性处理方式
void test01()
{
	Son s;
	cout << "Son  下 m_A: " << s.m_A << endl;

	// 如果通过子类对象，访问到父类中间同名成员，需要加作用域
	cout << "Base 下 m_A: " << s.Base::m_A << endl;
}

// 同名成员函数处理方式
void test02()
{
	Son s;
	s.func(); // 直接调用的是子类中的同名成员

	// 如何调用到父类中同名成员函数？加作用域
	s.Base::func();

	// 如果子类中出现和父类同名的成员函数,子类的同名成员函数会隐藏掉父类中所有同名成员函数
	// 如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(100);
}

int main()
{
	test01();
	test02();

	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

1.6 继承同名静态成员处理方式

1.6.1 同名静态成员属性

通过对象访问

// 1. 通过对象来访问数据
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	Son s;
	cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;

通过类名访问

第一个::代表通过类名方式访问第二个::代表访问父类的作用域下

// 2. 通过类名访问数据
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
	// 第一个::代表通过类名方式访问  第二个::代表访问父类的作用域下
	cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;

1.6.2 同名静态成员属性

通过对象访问

// 1.通过对象访问
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	Son s;
	s.func();
	s.Base::func();

通过类名访问

子类出现和父类同名的静态成员函数，也会隐藏父类中所有的同名成员函数
如果想访问父类中被隐藏同名成员，需要加作用域

// 通过类名访问
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();

总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象和通过类名

#include<iostream>
using namespace std;

//继承中同名静态成员处理方式
class Base
{
public:
	static int m_A;

	static void func()// 成员函数
	{
		cout << "Base - static void func()" << endl;
	}
	static void func(int a)// 成员函数(重载)
	{
		cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
	}
};
int  Base::m_A = 100;

class Son :public Base
{
public:
	static int m_A;// 需要赋初值

	static void func()// 成员函数
	{
		cout << "Son - static void func()" << endl;
	}
};
int Son::m_A = 200;

// 同名静态成员属性
void test01()
{
	// 1. 通过对象来访问
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	Son s;
	cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
	cout << endl;

	// 2. 通过类名访问
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
	// 第一个::代表通过类名方式访问  第二个::代表访问父类的作用域下
	cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
	cout << endl;
}

// 同名静态成员函数
void test02()
{
	// 1.通过对象访问
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	Son s;
	s.func();
	s.Base::func();
	cout << endl;

	// 通过类名访问
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();

	// 子类出现和父类同名的静态成员函数，也会隐藏父类中所有的同名成员函数
	// 如果想访问父类中被隐藏同名成员，需要加作用域
	Son::Base::func(100);
	cout << endl;
}

int main()
{
	test01();
	test02();

	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

1.7 多继承语法(不建议用)

C++允许一个类继承多个类
语法： class 子类：继承方式父类1 ，继承方式父类2...
多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
C++实际开发中不建议用多继承

#include<iostream>
using namespace std;

// 多继承语法(不建议使用)
class Base1
{
public:
	// 无参构造函数
	Base1()
	{
		m_A = 100;
	}
	int m_A;
};

class Base2
{
public:
	// 无参构造函数
	Base2()
	{
		m_A = 200;
	}
	int m_A;
};

// 子类 需要继承Base1和Base2
// 语法：class 子类：继承方式1 父类1，继承方式2 父类2
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
	Son()
	{
		m_C = 300;
		m_D = 400;
	}

	int m_C;
	int m_D;
};

void test01()
{
	Son s;
	cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;// 16,包括继承父类的两个

	// 当父类中出现了重名的成员，需要加作用域区分
	cout << "Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;// 100
	cout << "Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;// 200
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1.8 菱形继承

菱形继承概念：

?两个派生类继承同一个基类
又有某个类同时继承者两个派生类
? 这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

菱形继承问题：

羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性
草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以

解决方法：

利用虚继承可以解决菱形继承的问题
在继承之前加上关键字 virtual 变为虚继承
Animal类称为虚基类

#include<iostream>
using namespace std;

//动物类
class Animal
{
public:
	int m_Age;
};

// 利用虚继承可以解决菱形继承的问题
// 在继承之前加上关键字 virtual 变为虚继承
// Animal类 称为 虚基类

// 羊类
class Sheep :virtual public Animal
{
};

// 驼类
class Tuo :virtual public Animal
{
};

//羊驼类
class SheepTuo :public Sheep, public Tuo
{
};

void test01()
{
	SheepTuo st;

	st.Sheep::m_Age = 18;
	st.Tuo::m_Age = 28;
	// 当出现菱形继承的时候，两个父类拥有相同数据，需要加作用域区分
	cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
	cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;

	// 这份数据知道，只要有一份就可以了，菱形继承导致数据有两分，导致资源浪费
}

int main()
{
	system("pause");
	return 0;
}