C++从青铜到王者第十七篇:C++之继承
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++从青铜到王者第十七篇:C++之继承相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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前言
一、继承的概念及定义
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
private:
string _name = "张三";
int _age = 20;
};
class Student:public Person
{
protected:
int _stuid;//学号
};
class Teacher :public Person
{
protected:
int _jobid;//工号
};
int main()
{
Student s;
s.print();
Teacher t;
t.print();
return 0;
}
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和Teacher复用了Person的成员。下面我们使用监视窗口查看Student和Teacher对象，可以看到变量的复用。调用Print可以看到成员函数的复用。
2.继承的定义
-
定义格式：
-
下面我们看到Person是父类，也称作基类。Student是子类，也称作派生类
-
继承关系和访问限定符:
-
继承基类成员访问方式的变化:
![- [ ]](https://image.cha138.com/20210821/92e6b4c190f6419cb3039f500ddb9511.jpg)
-
总结:
-
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
private:
void print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
private:
string _name = "张三";
int _age = 20;
};
class Student:public Person
{
protected:
int _stuid;//学号
};
class Teacher :public Person
{
protected:
int _jobid;//工号
};
int main()
{
Student s;
s.print();
Teacher t;
t.print();
return 0;
}
- 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。
- 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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include < string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void print()
{
cout << _name << endl;
}
protected:
string _name = "张三";
private:
int _age;
};
//class Student :private Person
//class Student :protected Person
class Student :public Person
{
protected:
int _stunum;
};
int main()
{
Student s1;
s1.print();
return 0;
}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include < string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void print()
{
cout << _name << endl;
}
protected:
string _name = "张三";
private:
int _age;
};
//class Student :private Person
class Student :protected Person
//class Student :public Person
{
protected:
int _stunum;
};
int main()
{
Student s1;
s1.print();
return 0;
}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include < string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void print()
{
cout << _name << endl;
}
protected:
string _name = "张三";
private:
int _age;
};
class Student :private Person
//class Student :protected Person
//class Student :public Person
{
protected:
int _stunum;
};
int main()
{
Student s1;
s1.print();
return 0;
}
- 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。
- 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。
二、基类和派生类对象赋值转换
- 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。
- 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。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(Run-Time Type Information)的[动态类型转换](https://baike.baidu.com/item/dynamic_cast) 来进行识别后进行安全转换。（ps：这个我们有会讲，这里了解一下）。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
protected:
string _name;
string _sex;
int _age;
};
class Student :public Person
{
public:
int _No;
};
void Test()
{
Student s;
Person p = s; //派生类的对象可以赋值给基类的对象
Person* pp = &s; //派生类的地址可以赋值给基类的指针
Person& rp = s; //派生类的对象可以赋值给基类的引用
s = p; //基类的对象不能赋值给派生类对象
pp = &s;
Student* ss = (Student*)pp; //基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针，但会存在访问越界问题
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
三、继承中的作用域
- 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
- 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）。
- 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。
- 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
当派生类和基类具有同名成员，子类成员就屏蔽对父类同名成员的访问，会优先访问派生类。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
protected:
string _name = "阿飘"; //姓名
int _num = 111; //身份证号
};
class Student :public Person
{
public:
void print()
{
cout << "姓名:" << _name << endl;
cout << "身份证号:" <<_num << endl;
cout << "学号:" << _num << endl;
}
protected:
int _num = 999;//学号
};
int main()
{
Student s1;
s1.print();
return 0;
}
在子类成员函数中，可以使用 基类::基类成员显示访问基类成员）
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
protected:
string _name = "阿飘"; //姓名
int _num = 111; //身份证号
};
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
};
int main()
{
Student s1;
s1.print();
return 0;
}
重载和隐藏的区别：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
// B中的fun和A中的fun不是构成重载，因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏，成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:
void fun()
{
cout << "func()" << endl;
}
};
class B :public A
{
public:
void fun(int i)
{
A::fun();
cout << "func(int i)" << endl;
}
};
int main()
{
B b;
b.fun(10);
return 0;
}
四、派生类的默认成员函数
- 6个默认成员函数，“默认”的意思就是指我们不写，编译器会变我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个成员函数是如何生成的呢？
- 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。
- 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。
- 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。
- 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。
- 派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
- 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person(const char* name = "张三")
:_name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
Person(const Person& p)
:_name(p._name)
{
cout << "Person(const Person& p)" << endl;
}
Person& operator=(const Person& p)
{
cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;
if (this != &p)
{
_name = p._name;
}
return *this;
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; //姓名
};
class Student :public Person
{
public:
//s1()
Student(const char* name, int num) //派生类的构造函数调用父类的构造函数初始化
:Person(name)
,_num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
//s2(s1)
Student(const Student& s)
:Person(s)
, _num(s._num)
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
//s1=s2;
Student& operator=(const Student& s)
{
cout << "Student& operator=(const Student& s)" << endl;
if (this != &s)
{
//派生类的operator=与基类的operator=构成同名函数会发生隐藏
Person::operator=(s);
_num = s._num;
}
return *this;
}
~Student()
{
//Person::~Person();
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num; //学号
};
int main()
{
Student s1("哈士奇", 101);
Student s2(s1);
//Student s3("阿拉", 102);
//s1 = s3;
return 0;
}
五、设计一个不能被继承的类
构造函数和析构函数私有这个类就不能被继承。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
A()
{}
~A()
{
}
};
class B :public A
{
};
int main()
{
B b;
return 0;
}
六、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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Student;
class Person
{
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name = "哈士奇"; //姓名
};
class Student:public Person
{
protected:
int _num; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._num << endl;
}
int main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
return 0;
}
七、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 。无论多少个子类，静态成员都只有一个。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person()
{
++_count;
}
protected:
string _name; //姓名
public:
static int _count;//计数
};
int Person::_count = 0; //静态成员在类外初始化
class Student :public Person
{
protected:
int _stuNum; //学号
};
int main()
{
Person p;
Student s;
Person::_count++;
Student::_count++;
cout << p._count << endl;
cout << s._count << endl;
return 0;
}
八、复杂的菱形继承及菱形虚拟继承
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
Linux从青铜到王者第十七篇:Linux网络基础第二篇之UDP协议