C++继承

继承的概念和定义

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。

如何定义一个继承类呢？

继承的格式

继承格式为class 类名 ：继承方式 父类

Student是派生类也叫子类，Person是基类也叫父类。

继承方式分为public，private，protected。

我们知道还有三种访问限定符，和继承方式是一样的，那么访问限定符和继承方式两两结合一共就有9种组合。
继承基类成员访问方式的变化：

虽然有九种，但是常用的也就上面画出来的两种。

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。

父子类之间的赋值

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。

继承的作用域

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。

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "Person" << endl;
	}
private:
	string name;
};

class Student : public Person
{
public:
	void Print()//构成隐藏
	{
		cout << "Student" << endl;
	}
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

派生类的默认成员函数

派生类也是类，所以它的默认成员函数和类是一样的。

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. 因为后续一些场景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。
   

class Person
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person()" << endl;
	}

	~Person()
	{
		cout << "~Person()" << endl;
	}
protected:
	string name;
};


class Student : public Person
{
public:
	Student()
	{
		cout << "Student()" << endl;
	}

	~Student()
	{
		cout << "~Student()" << endl;
	}
};

void func()
{
	Person p;
	Student s;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

运行结果：

继承与友元和静态成员变量

1. 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。

class Person
{
	friend void print(Person& s);
protected:
	string name;
};

class Student : public Person
{
private:
	string id;
};

void print(Person& s)
{
	cout << s.name << endl;
	cout << s.id << endl;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

但是这里的id是访问不了的，因为友元关系不会被继承。

2. 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
{
	Person()
	{
		n++;
	}
	~Person()
	{
		n--;
	}
protected:
	string name;
	static int n;
};

int Person::n = 0;

class Student : public Person
{
private:
	string id;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

这个代码的n在整个继承体系中都有，由于子类对象在创建时会先调用父类的构造函数，并且在析构后也会调用父类的析构函数，所以这个n就代表整个继承体系中所有的父子的对象的个数。

多继承和复杂的菱形继承

1. 单继承

我们上面写的所有的继承都是单继承，就是直接继承的父类只有一个，就是单继承。

上面的都属于单继承，有很多小伙伴会认为这就是多继承，但是这都是单继承，因为他们都是只直接继承了一个父类。

2. 多继承

一个子类如果直接继承2个或者2个以上的父类就是多继承。

我们可以看到Assistant这个类继承了Student和Teacher两个类，那么也就是说他的父类有两个，这就属于多继承。

3. 菱形继承

有了多继承，才出现了菱形继承。

我们可以看到菱形继承是一个大坑，为什么这么说呢？

因为从上图我们可以看到Student和Teacher都是继承Person，但是Assistant又继承了Student和Teacher，那么Assistant里面Person一定是有两份的，造成了数据的冗余以及二义性的问题。

为了解决这个问题，祖师爷引入了虚继承的概念，关键字是virtual。

只需要在菱形继承腰部的两个类加上virtual让他们变为虚继承就可以解决这个问题。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。

那么虚继承在内存中空间怎么分配呢？

Assistant会把Person的内容提取出来放到前面或者后面，而Student和Teacher中会存一个指针，该指针指向自己与Person的偏移量用来找到Person的内容，这个指针叫虚基表指针。

总结：

很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。
多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。
继承和组合
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-boxreuse)。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。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。

那么今天的分享就到这里了，有什么不懂得可以私信博主，或者添加博主的微信，欢迎交流。