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cpp中的继承

news 2025/2/25 19:25:54

一、继承概念

在cpp中，封装、继承、多态是面向对象的三大特性。这里的继承就是允许已经存在的类（也就是基类）的基础上创建新类（派生类或者子类），从而实现代码的复用。

如上图所示，Person是基类，Stu与Tea是派生类，Stu与Tea分别继承了基类中的对象，同时也有自己的类对象。

1.1派生类对基类的修改

派生类对象可以赋值给基类对象、基类指针、基类引用，这里的赋值只是把派生类中原本继承于父类的类对象赋值回去，对于派生类对象自己的类对象不会赋值。但是基类对象不能赋值给派生类对象。

如上图，派生类只能将基类中原有的（或者说继承过来的）_name和_gender赋值给父类，其余的无法赋值，如果是引用或指针，也是将派生类中基类对应的对象引用给或地址传给基类，基类修改时，子类也会受影响。

如上图，代码验证。注意，以上代码是在public继承时才会生效，如果换成protected时代码就会报错，protected继承下来的父类对象就是protected而非public，不支持修改的，private继承同理。

1.2父子类类成员变量、函数重名

当父类类成员变量名与子类成员变量名冲突时，默认时优先使用子类的。其实子列中也继承了父类中的重名变量，只不过将其隐藏，可以通过指定类成员名::变量名的方式访问。

再提一点，如果子类中没有实现Print函数而是依靠父类中的Print函数，那么打印结果会是这样的，如下图。

这是因为返回给父类的是一个Person类型的this指针，解引用访问的就是Person类中的_val.

当存在同名的函数名时，子类会调用自身的函数，也可以通过类名指定的方式进行访问。

如上图，这里A::func与B::func关系是隐藏，注意与函数重载区分（函数重载条件是同一作用域内函数名相同，参数列表不同构成重载）。

1.3派生类的默认成员函数
#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
public://构造函数Person() :_name("张三") {cout << "Person()" << endl;}//析构函数~Person() {cout << "~Person()" << endl;}//拷贝构造Person(const Person& p1):_name(p1._name) {cout << "Person(copy construct)" << endl;}Person& operator=(const Person& p1) {cout << "operator=" << endl;if (this != &p1) {this->_name = p1._name;}return *this;}public:string _name;
};class Son :public Person {
public:Son(const char* name = "", const string id = "111"):_id(id){}void display() {cout << _name << " " << _id << endl;}
private:string _id;
};int main() {Son s1;s1.display();return 0;
}
子类继承父类时会调用父类的构造函数来初始化继承过来的成员，然后子类在初始化自己的成员，同理对于析构、拷贝构造、赋值重载等都是同理。

如上图，s1会对继承的成员调用其对应的类的构造函数，当然，这也是我没有自定义时会调用父类的构造函数对其进行构造。

那么如何进行自定义构造_name呢？

如上图所示，通过son的构造函数对s1进行实例化构造，但是对于从父类继承下来的_name进行自定义时需要注意的是，在初始化_name时我们不能通过直接初始化的方式进行构造（如38行代码，这是错误的），而是通过父类的构造函数对父类成员进行初始化。在上图中也可以看见代码在初始化列表时（代码36行）就会调用父类的构造函数对_name进行初始化。

当然，也可以不自定义，此时_name就调用父类默认的构造函数对其进行初始化（前提是父类要有全缺省的构造函数，不然代码就会报错）。也可以使用初始化匿名对象的方式完成。

如上图所示，同时也要在父类中定义相对应的构造函数类型。

实现子类对象的拷贝构造函数

如上图，在实现子类的拷贝构造函数时，可以用子类类型的s来实例化Person，（这就是切片：父类可以提取子类中从父类继承来的_name进行初始化通过参数来初始化基类成员）

实现子类对象的赋值重载函数

如上图，实现子类对象的赋值重载函数时需要指明具体是哪一个重载函数，否则就会出现死循环，因为子类和父类出现同名函数时会优先调用子类的函数。代码第61行将Son类对象s进行切片，然后调用父类Person的重载函数将s中父类的部分切给Person完成赋值重载。

1.4继承与友元的关系

如上图所示，父类A的友元函数为display，子类B继承了父类A，此时友元函数只能访问子类的公开成员，对于受保护和私有的则无法访问。

1.5继承与静态成员

如上图，父类A中定义的静态成员变量在整个继承体系中都是存在的。

1.6菱形继承

如下图，A是B和C的父类，D又同时继承了B和C，此时D中含有基类成员_d和父类B（_b）和父类C（_c），同时B和C又同时含有A（_a），因此我们在访问_a时需要指定类域。

在上述图中可见，在开辟空间时，内存中64~68是父类B的空间，其中存放了B::_a和B::_b，对应的值就是1和3；而6C~70是父类C的空间，其中存放的就是C::_a和C::_C，对应的值就是2和4，最后一个位置就是D::_d。

如上图，整个44~54是类对象D的空间。

造成代码冗余与二义性问题

在上述代码中，子类D会同时存储了两份A的继承，分别是继承B和C的，这个就造成了代码冗余与内存消耗；其次当D访问A中成员时必须要指定具体哪个类中的（无法通过d._a方式访问）。解决方法就是虚拟继承。

如上图，通过虚拟继承的方法可以直接访问d._a，其实这里的B和C共享同一分A的继承，也就是说代码第91和92行对_a的修改是对同一个对象的修改（这一点在代码运行过程中可以看出）。

如上图所示，不难发现虽然_a是类中共享的一份区域，但是C和B区域与非虚拟继承相比又多出一块区域（如上图中绿色区域所示）。在分析内存时，0x0078FEAC指向的位置是0x00929bf4，0x0078FEC0指向的位置是0x00929c00，其内存图如下图所示

如上图所示，虽然0x00929bf4与0x00929c00指向的位置内容为空，但是其后一个位置的0000000c从十六进制转换为十进制刚好是12，其实这也就是C到_a的偏移量，这个表叫做虚基表，而只想虚机表的指针叫做虚机表指针。