1.继承的概念及定义
1.1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, 继 承是类设计层次的复用
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18;
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}
输出
所以继承其实就代码的复用
1.2 继承定义
上面的代码种person就是基类,也可以称作为父类,后面的student和techer就是子类也就是派生类
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
Student就是派生类,后面跟着就是继承方式
那我们现在就来讨论不同方式的继承会造成什么结果呢???
继承方式和访问限定符
总结
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. 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 。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 ,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
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
void CheckId()
{
cout << _id << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18;
private:
string _id = "0222000";
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
s.CheckId();
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}
比如上面的代码我们就可以通过父类的公有函数进行访问。
基类和派生类对象赋值转换
通俗来讲其实就是切片,因为它的行为像是进行切割操作,所以我们认为是切割或者切片
注意 :这个场景只能是在使用公有继承的时候才能进行使用的,然后只能是子类给父类进行赋值,还有就是他们不会产生临时对象
string s = "12334444"
之前我们认为上述的是单参数的隐式类型转换,是会产生临时对象的,所以如果我们用引用的话是需要加上const的,因为临时对象是具有常性的,但是赋值兼容转换就不会是这样的,我们可以用代码进行验证一下。
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18;
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
Person& s1 = s;
Person s2 = s;
Person* p1 = &s;
s1._name+='x';
s.Print();
p1->_name += 'y';
s.Print();
}
测试结果后发现改变父类也是会影响子类的,所以切片是相当于直接给父类,直接把子类的所以都是给给父类的,那么改变其中一个都是会进行影响的。
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。这里基类如果是多态类型,可以使用 RTTI(RunTime Type Information) 的 dynamic_cast 来进行识别后进行安全转换。( ps :这个我们后面再讲解,这里先了解一下
继承的作用域
// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系,可以看出这样代码虽然能跑,但是非常容易混淆
class Person
{
protected:
string _name = "小李子"; // 姓名
int _num = 111;
};
class Student : public Person
{
public:
void Print()
{
cout << " 姓名:" << _name << endl;
cout << " 身份证号:" << Person::_num << endl;
cout << " 学号:" << _num << endl;
}
protected:
int _num = 999; // 学号
};
void Test()
{
Student s1;
s1.Print();
};
int main()
{
Test();
return 0;
}
构成隐藏的条件,首先他们得是派生类和基类的关系,这样就让他们是在不同的作用域当中了,还有一个条件就是他们是同一个名字就构成重定义,也就是隐藏,函数只要函数名是相同的就可以了。
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);
};
int main()
{
Test();
return 0;
}
这里就是构成隐藏,因为是不同作用域,且函数名是相同的,还需要解释的是如果我们访问这种隐藏成员或者函数的时候,记住局部优先就可以了。
派生类的默认成员函数
这里先给出结论
本质上我们其实可以认为和自定义类型是差不多的。需要注意的是析构函数不需要我们自己去调用,他会自动去调用的,原因是防止我们销毁的时候先把父类的一些在堆上的空间没有进行销毁,这样就存在内存泄漏的问题。
代码场景
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base()" << endl;
}
~Base()
{
cout << "~Base()" << endl;
}
};
class Derive
{
public:
Derive()
{
cout << "Derive()" << endl;
}
~Derive()
{
cout << "~Derive()" << endl;
}
protected:
int* a = new int[10];
};
int main()
{
Base b1;
Derive d1;
return 0;
}
运行之和的结果先构造父类然后构造派生类,析构的时候的顺序是先子后父,如果是我们先析构父类,就可能会出现内存泄漏的问题,所以析构函数不需要我们自己去析构,我们的编译器是会自己去调用的。
继承和友元
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Student;
class Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._stuNum << endl;
}
void main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
}
简单说就是爸爸的朋友不是你的朋友。
继承与静态成员
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;
}
继承当中,静态成员只存在一个,派生类也是能够访问,可以进行取地址进行验证,比如派生类和基类的静态成员进行取地址之后他们的地址是相同的。
复杂的菱形继承及菱形虚拟继承
因为有多继承就会出现菱形继承,而我们的菱形继承是什么样子的?
也就是说派生类的爷爷是同一个就会产生菱形继承。
菱形继承的缺点:
产生数据冗余和二义性。
解决方法使用虚继承。
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";
}
因为派生类会出现相同的数据。
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";
}
通过虚继承解决数据冗余和二义性的原理解释
下面我们通过画图来解释
虚继承之后我们的A其实只有一份,我们BC是通过指针的方式找到虚基表,A其实就是虚基类,A只存在一份,这样就能解决数据冗余和二义性了。