C++【继承】

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。

class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18; // 年龄
};
// 继承后父类的Person的成员（成员函数+成员变量）都会变成子类的一部分。
//这里体现出了Student复用了Person的成员。
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};

int main()
{

Student s;
//复用父类的函数
s.Print();

return 0;
}

继承的格式

派生类+继承方式+基类

//派生类   +   继承方式  + 基类
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};

继承关系和访问限定符

继承方式：public继承，protected继承，private继承

访问限定符：public访问，protected访问，private访问

继承基类成员的访问方式的变化

1.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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。
 

基类和派生类对象赋值转换

1.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。（派生类中一定含有基类的内容，但基类不一定含有派生类的内容）

2.基类对象不能赋值给派生类对象。

3.基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须是基类
的指针是指向派生类对象时才是安全的。

class Person
{
protected :
string _name; 
string _sex; 
int _age; 
};
class Student : public Person
{
public :
int _No ; 
};

void Test ()
{
Student s;
// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
Person p = s;
Person* pp = &s;
Person& rp = s;

//2.基类对象不能赋值给派生类对象
s = p;//错误

// 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
pp = &s；
Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。
ps1->_No = 10;

pp = &p;
Student* ps2 = (Student*)pp; // 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问
题
ps2->_No = 10;
}

继承中的作用域
 

1. 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。

2. 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）

3. 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。

4. 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
 

此时A中的fun与B中的fun构成隐藏
注意其并不在同一作用域内，所以其并不构成重载

故测试函数运行时，会调用B类中的fun函数，隐藏A中的fun

//此时A中的fun与B中的fun构成隐藏
//注意其并不在同一作用域内，所以其并不构成重载
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);
};

派生类的默认成员函数
 

1. 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，则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用。

2. 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。

3. 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。

4. 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。

5. 派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。

6. 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。

7. 在一些场景中析构函数需要构成重写，重写的条件之一是函数名相同。那么编译器会对析构函数名进行特殊处理，处理成destrutor()，所以父类析构函数不加virtual的情况下，子类析构函数和父类析构函数构成隐藏关系。
 

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。
 

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
 

复杂的菱形继承
 

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。

如何解决菱形继承

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（继承共同的基类时使用虚继承），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。
 

class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
//继承共同基类时使用virtual虚继承
class Student : virtual public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
//继承共同基类时使用virtual虚继承
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";
}

此时虚继承的内存窗口如下：

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（虚表），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。
 

继承和组合

1.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。

2.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。

3.优先使用对象组合，而不是类继承 。

4.如果要实现多态，则必须要继承，若类之间的关系可以用继承（耦合度高）也可以用组合（耦合度低，易于封装），就用组合。