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【C++】——继承（详解）

news 来源：原创 2024/9/29 7:19:47

一继承的定义和概念

1.1 继承的定义

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，被继承的称为基类

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。

下面由代码来进行理解吧

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:void Print(){cout << "name:" <<_name<< endl;cout << "age:" << _age << endl;}
protected:string _name = "喜羊羊";int _age = 21;
};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;
}

这段代码分为两个个部分

class Person
{
public:void Print(){cout << "name:" <<_name<< endl;cout << "age:" << _age << endl;}
protected:string _name = "喜羊羊";int _age = 21;
};

这个也就是我们之前写的class类的写法

第二部分

class Student : public Person
{
protected:int _stuid; // 学号
};class Teacher : public Person
{
protected:int _jobid; // 工号
};

对于学生和老师来说，他们都有一个共同的特性，那就是人，那我们把人的属性封装起来，然后用老师和学生去复用他，你也就达到了目的，这里的复用也可以称之为继承。

那继承的方法是什么呢？

class 新类的名字:继承方式 继承类的名字{};

就和这个例子一样

class Student : public Person
{
protected:int _stuid; // 学号
};

这里的Student和Tercher我们规范里面称之为派生类，对于Person类来说我们称之为基类。

但是一般来说我们会称之为子类和父类。

1.2 继承的访问权限

由上面我们知道，public是一种继承的方式，但是还有其他的，他们继承方式的不同，访问权限也就不一样

可以看出全部组合起来有很多，但是我们发现一个规律就是他们都是向下取舍的。

我们知道它们三个的权限大小分别为 public>protected>private ,所以如果我们把它们两两组合，取的是权限小的那一个。

1.3 继承的细节

1.如果是private成员，那么无论什么方式都是不可见的，这里不可见是指派生类在类里面和类外面都不能访问，但是它们确确实实是继承了

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:void Print(){cout << "name:" <<_name<< endl;cout << "age:" << _age << endl;}
private:string _name = "喜羊羊";int _age = 21;
};class Student : public Person
{
protected:int _stuid; // 学号
};

上面代码中Person成员变量变为私有，但是确确实实是继承了，唯一的就是不能访问

2.对于protected来说，它不像private那样那么严格，它可以让你在类里面访问它，但是在类外面也不能访问。可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。

3. 关键字struct默认继承的方式是public,class默认继承方式是private;

二 .基类和派生类对象赋值转换

我们之前的类型转换是创建一个临时变量然后进行赋值，但是这里不一样，这里采用的切片的方式进行的

也就是说子类给父类的时候，会进行一个类似切片的操作，把指给父类，但是如果是父类给子类，那么就会有问题了，因为父类没有子类的_No成员，所以给不了它相应的值。

这里也可以用指针和引用进行操作，但是也有许多情况

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
protected:string _name;string _sex;int _age;
};
class Student : public Person
{
public:int _No; // 学号
};
int main()
{Student sobj;// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用Person pobj = sobj;Person* pp = &sobj;Person& rp = sobj;//2.基类对象不能赋值给派生类对象//sobj = pobj;// 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 = &sobj;Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。ps1->_No = 10;pp = &pobj;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ps2->_No = 10;return 0;
}

这里着重看一下后面这段

    pp = &sobj;Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。ps1->_No = 10;pp = &pobj;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ps2->_No = 10;

这里的第一部分pp实际上是指向student对象，所以这里ps1也指向student对象，所以可以访问里面的成员

但是第二部分pp是指向Person对象，这里直接强转，相当于告诉编译器忽略这个事实，虽然也是转了，ps2也指向这个对象，但是里面没有_No这个成员，所以会发生越界访问的存在

三继承中的作用域

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。

3.1 同名成员变量

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
// 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;// 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
};
void Test()
{Student s1;s1.Print();
};

 void Print(){cout << " 姓名:" << _name << endl;cout << " 身份证号:" << Person::_num << endl;cout << " 学号:" << _num << endl;}

我们在打印身份证号的时候采用了指定类域的方式，如果不这样，那么就会导致编译器分不清，那么就直接打印子类的成员了

3.2 同名成员函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;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);
};

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。

四派生类的默认成员函数

4.1 构造函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:Person(string name = "喜羊羊"):_name(name){cout << name << endl;}
protected:string _name;
};class student :public Person {
public:student(string name, int age):_age(age){cout << name << endl << age << endl;}
protected:int _age;
};int main()
{student st("沸羊羊", 18);return 0;
}

对于构造来说，它是先调用父类的构造函数，然后再调用子类的构造函数

子类的构造函数没有去初始化父类的，这里是编译器自己去调用父类的默认构造函数，跟自定义类型是一个道理。

4.2 析构函数

这里析构函数和构造函数相反，这里是先调用子类的，再调用父类的

这里也可以用先构造的后析构，后构造的先析构来解释

class Person {
public:Person(string name = "喜羊羊"):_name(name){cout << name << endl;}~Person(){cout << "~Person()" << endl;}
protected:string _name;
};class student :public Person {
public:student(string name, int age):_age(age){cout << name << endl << age << endl;}~student(){cout << "~student()" << endl;}
protected:int _age;
};

如果我们在子类中调用父类的析构，如果是指针类型，就会被析构两次。其次之所以先调用子类的析构后调用父类的析构，是因为可能析构的时候存在某些记录工作，所以不能先调用父类的析构函数

4.3 拷贝构造

派生类对象通常包含基类部分和派生类特有的部分。当创建一个派生类对象的副本时，我们需要确保这两部分都被正确地复制。基类部分的复制是通过调用基类的拷贝构造函数来完成的。

如果不调用父类的拷贝构造，那么就会导致资源缺失

class Person {
public:Person(string name = "喜羊羊"):_name(name){cout << name << endl;}~Person(){cout << "~Person()" << endl;}Person(const Person&s):_name(s._name){}
protected:string _name;
};class student :public Person {
public:student(string name, int age):_age(age){cout << name << endl << age << endl;}~student(){cout << "~student()" << endl;}student(const student&s) :Person(s),_age(s._age)//这里Person的拷贝，直接传一个s过去切片就行{}
protected:int _age;
};

这里的拷贝构造重点就在于巧妙运用了Person的切片，其实这里可以不写，编译器默认生成的就够用了，但是我们要显示调用就必须这样写

4.4 赋值运算符重载

class Person {
public:Person(string name = "喜羊羊"):_name(name){cout << name << endl;}~Person(){cout << "~Person()" << endl;}Person(const Person&s):_name(s._name){}Person& operator=(const Person&s){if (this != &s){_name = s._name;}return *this;}
protected:string _name;
};class student :public Person {
public:student(string name, int age):_age(age){cout << name << endl << age << endl;}~student(){cout << "~student()" << endl;}student(const student&s) :Person(s),_age(s._age){}student& operator=(const student& s){if (this != &s){Person::operator=(s);_age = s._age;}return *this;}
protected:int _age;
};

这里的赋值运算符重载需要指定类域，不然就会出现死循环，一直调用自己的成员函数，因为这两个是同名的，属于隐藏关系。

五单继承和多继承

单继承：

一个子类只有一个父类

多继承：

一个子类有多个父类

菱形继承：

菱形继承是多继承的一个特例，同时菱形继承也弄出了很多问题

1.在菱形继承中，Student和Teach都继承了Person里面的成员变量a,后面Assistant继承了它们两个，那么Assistant是不是有两个a呢，这里就是数据的二义性。

2.对于二义性我们可以加访问限定符去解决，但是我们还是存在一个问题就是有两个a，我们继承下来就想要一个，这个就是数据冗余，对于数据冗余我们能用的就是虚继承去解决

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:int _a;
};
class B :  public A
{
public:int _b;
};
// class C : public A
class C : public A
{
public:int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};
int main()
{D d;d._a = 1;d.C::_a = 2;d._b = 3;d._c = 4;d._d = 5;return 0;
}

如果我们直接访问