继承（c++）

一、继承的概念

继承机制是面向对象程序设计中使代码可以复用的重要手段，它允许我们在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加方法（成员变量）和属性（成员变量），产生新的类叫做派生类。

下面的代码，在没有继承之前student和teacher都有姓名、地址、电话等成员变量，都有identity身份认证的成员函数，都有共同的特性，这样显得代码是冗余的

class Student
{
public:// 进⼊校园/图书馆/实验室刷⼆维码等⾝份认证void identity(){// ...}// 学习void study(){// ...}
protected:string _name = "peter"; // 姓名string _address; // 地址string _tel; // 电话int _age = 18; // 年龄int _stuid; // 学号
};
class Teacher
{
public:// 进⼊校园/图书馆/实验室刷⼆维码等⾝份认证void identity(){// ...}// 授课void teaching(){//...}
protected:string _name = "张三"; // 姓名int _age = 18; // 年龄string _address; // 地址string _tel; // 电话string _title; // 职称
};

现在把公共成员都放到一个新的类person中，student和teacher都继承person，就可以复用这些成员，不用再去重新定义了

class Person
{
public:// 进⼊校园/图书馆/实验室刷⼆维码等⾝份认证void identity(){cout << "void identity()" << _name << endl;}
protected:string _name = "张三"; // 姓名string _address; // 地址string _tel; // 电话int _age = 18; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:// 学习void study(){// ...}
protected:int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
public:// 授课void teaching(){//...}
protected:string title; // 职称
};
int main()
{Student s;Teacher t;s.identity();t.identity();return 0;
}

二、继承的定义

格式

 继承基类成员访问方式的变化

类成员/继承方式	public继承	protected继承	private继承
基类的public成员	派生类的public成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的private成员	在派生类中不可见	在派生类中不可见	在派生类中不可见

 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。

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够访问，就定义为protected，protected就是因为继承才出现的。

3、基类其它成员在派生类的访问方式==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，实际使用中最好显示的写出继承方式。

5、在实际运用中一般使用的是public继承，几乎很少使用protected和private继承，因为他俩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

三、继承类模板

namespace bit
{//template<class T>//class vector//{};// stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-atemplate<class T>class stack : public std::vector<T>{public:void push(const T& x){// 基类是类模板时，需要指定⼀下类域，// 否则编译报错:error C3861: “push_back”: 找不到标识符// 因为stack<int>实例化时，也实例化vector<int>了// 但是模版是按需实例化，push_back等成员函数未实例化，所以找不到vector<T>::push_back(x);//push_back(x);}void pop(){vector<T>::pop_back();}const T& top(){return vector<T>::back();}bool empty(){return vector<T>::empty();}};
}
int main()
{bit::stack<int> st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);while (!st.empty()){cout << st.top() << " ";st.pop();}return 0;
}

四、基类和派生类间的转换

1、public继承的派生类对象可以赋值给基类的指针和基类的引用，称之为切片或者切割。意思就是把派生类中基类那部分切出来，基类指针或引用指向的是派生类中切出来的基类那部分

2、派生类对象可以赋值给基类，但是基类对象不能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引用，但是必须是基类的指针式指向派生类对象时才是安全的

class Person
{
protected:string _name; // 姓名string _sex; // 性别int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:int _No; // 学号
};
int main()
{Student sobj;// 1.派⽣类对象可以赋值给基类的指针/引⽤Person* pp = &sobj;Person& rp = sobj;// 2、派生⽣类对象可以赋值给基类的对象是通过调⽤后⾯会讲解的基类的拷⻉构造完成的Person pobj = sobj;//3.基类对象不能赋值给派⽣类对象，这⾥会编译报错sobj = pobj;return 0;
}

五、继承中的作用域

隐藏规则

1、在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域

2、派生类和基类中有同名成员，派生类成员将屏蔽基类对同名成员直接访问，这种情况叫隐藏

3、在派生类成员函数中，可以使用 “基类：：基类成员”显示访问

4、如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏，要注意和重载区分，重载只能在相同的作用域

5、在实际中在继承体系中最好不要定义同名到底成员

// 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
//下面的person函数在派生类中没有找到才回去基类中找
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
};
int main()
{Student s1;s1.Print();return 0;
};

六、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式调用。

class Person{public:Person(const char* name = "peter"): _name(name){cout << "Person()" << endl;}
protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num): Person(name) //子类继承下来的父类成员当作一个整体对象, _num(num){cout << "Student()" << endl;}
protected:int _num; //学号
};

2、派生类的拷贝构造必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。

Person(const Person& p): _name(p._name){cout << "Person(const Person& p)" << endl;}Student(const Student& s): Person(s) //切片概念, _num(s._num){cout << "Student(const Student& s)" << endl;}

3、派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。需要注意的是派生类的operator=隐藏基类的operator=，所以显式调用基类的operator=，需要指定基类作用域

Person& operator=(const Person& p){cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;if (this != &p)_name = p._name;return *this;}Student& operator = (const Student& s){cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;if (this != &s){// 构成隐藏，所以需要显⽰调⽤Person::operator =(s);_num = s._num;}return *this;}

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，这样才能保证派生类对象先清理基类成员再清理的顺序

5、派生类对象初始化先调用基类构造在调用派生类构造

6、派生类对象析构清理先调用派生类析构再调用基类的析构

7、因为在多态中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，而编译器会对析构函数名进行特殊的处理，处理成destructor（），所以基类析构函数不加virtual的情况下，派生类析构函数和基类析构函数构成隐藏关系

七、实现一个不能被继承的类

方法一：基类的构造函数私有，派生类的构成必须要调用基类的构造函数，但是基类的成员函数私有化以后，派生类看不见就不能调用了，那么派生类就无法实例化出对象

方法二：c++11新增了一个final关键字，final修饰基类，派生类就不能继承了

// C++11的⽅法
class Base final
{
public:void func5() { cout << "Base::func5" << endl; }
protected:int a = 1;
private:// C++98的⽅法/*Base(){}*/
};
class Derive :public Base
{void func4() { cout << "Derive::func4" << endl; }
protected:int b = 2;
};
int main()
{Base b;Derive d;return 0;
}

八、继承与友元

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;
}
int main()
{Person p;Student s;// 编译报错：error C2248: “Student::_stuNum”: ⽆法访问 protected 成员// 解决⽅案：Display也变成Student 的友元即可Display(p, s);return 0;
}

九、继承与静态成员

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
};
int main()
{// 编译报错：error C2385: 对“_name”的访问不明确Assistant a;a._name = "peter";// 需要显⽰指定访问哪个基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";return 0;
}

 虚继承

存在多继承，就会存在菱形继承，有菱形继承就有菱形虚拟继承，它的底层实现就很复杂，性能也会有一些损失，所以最好不要使用菱形继承

class Person
{
public:string _name; // 姓名/*int _tel;* int _age;
string _gender;
string _address;*/
// ...
};
// 使⽤虚继承Person类
class Student : virtual public Person
{
protected:int _num; //学号
};
// 使⽤虚继承Person类
class Teacher : virtual public Person
{
protected:int _id; // 职⼯编号
};
// 教授助理
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:string _majorCourse; // 主修课程
};
int main()
{// 使⽤虚继承，可以解决数据冗余和⼆义性Assistant a;a._name = "peter";return 0;
}

题目

 十一、继承和组合

1、public继承是一种is-a的关系，每个派生类对象都有一个基类对象（相当于植物与玫瑰的关系）

2、组合是一种has-a的关系，如果B组合了A，每个B对象都有一个A对象（轮胎和车的关系）

3、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。术语“⽩箱”是相对可视性⽽⾔：在继承⽅式中，基类的内部细节对派⽣类可⻅ 。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。

4、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。这种复⽤⻛格被称为⿊箱复⽤因为对象的内部细节是不可⻅的。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。

5、优先使⽤组合，⽽不是继承。实际尽量多去⽤组合，组合的耦合度低，代码维护性好。不过也不太那么绝对，类之间的关系就适合继承(is-a)那就⽤继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系既适合⽤继承(is-a)也适合组合(has-a)，就⽤组合。

// Tire(轮胎)和Car(⻋)更符合has-a的关系
class Tire {
protected:string _brand = "Michelin"; // 品牌size_t _size = 17; // 尺⼨
};
class Car {
protected:string _colour = "⽩⾊"; // 颜⾊string _num = "陕ABIT00"; // ⻋牌号Tire _t1; // 轮胎Tire _t2; // 轮胎Tire _t3; // 轮胎Tire _t4; // 轮胎
};
class BMW : public Car {
public:void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};
// Car和BMW/Benz更符合is-a的关系
class Benz : public Car {
public:void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};
template<class T>
class vector
{};
// stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-a
template<class T>
class stack : public vector<T>
{};
template<class T>
class stack
{
public:vector<T> _v;
};
int main()
{return 0;
}