繼承的概念和定義
概念
??繼承機制是面向?qū)ο缶幘幊淌勾a可以復用的最重要的手段，它允許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上進行擴展，增加功能，這樣產(chǎn)生新的類，稱為派生類。繼承呈現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的層次結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了由簡單到復雜的認知過程。繼承是類設(shè)計層次的復用。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18; // 年齡
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 學號
};
class Teacher : public Person
{
int _jobid; // 工號
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}
定義
定義格式
??clas 派生類（子類） : 繼承方式 基類（父類）
繼承關(guān)系和訪問限定符
??繼承方式：public繼承、protected繼承、private繼承
??訪問限定符：public訪問、protected訪問、private訪問
繼承基類成員訪問方式的變化
| 類成員/繼承方式 | public繼承 | protected繼承 | private繼承 |
|---|---|---|---|
| 基類的public成員 | 派生類的public成員 | 派生類的protected成員 | 派生類的private成員 |
| 基類的protected成員 | 派生類的protected成員 | 派生類的protected成員 | 派生類的private成員 |
| 基類的private成員 | 在派生類中不可見 | 在派生類中不可見 | 在派生類中不可見 |
- 基類private成員在派生類中無論以什么方式繼承都是不可見的。不可見是指基類的私有成員還是被繼承到了派生類對象中，但是語法上限制派生類對象不管在類里面還是類外面都不能去訪問它。
- 基類private成員在派生類中是不能被訪問的，如果基類成員不想在類外直接被訪問，但需要在派生類中能訪問，就定義為protected?？梢钥闯霰Ｗo成員限定符是因繼承才出現(xiàn)的。
- 使用關(guān)鍵字class時默認的繼承方式是private，使用struct時默認的繼承方式是public，不過最好顯示的寫出繼承方式。
- 在實際運用中一般使用都是public繼承，幾乎很少使用protected/private繼承，也不提倡使用protected/private繼承，因為protected/private繼承，因為protected/private繼承下來的成員都只能在派生類的類里面使用，實際中擴展維護性不強。
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << _name << endl;
}
protected:
string _name = "張三";
private:
int _age = 18;
};
//class Student : private Person
//class Student : protected Person
class Student : public Person
{
protected:
int _stunum;
};
int main()
{
Student s;
s.Print();
return 0;
}
基類和派生類對象賦值轉(zhuǎn)換
??派生類對象可以賦值給 基類的對象/基類的指針/基類的引用。這種操作被叫做切片或者切割，意思是把派生類中父類的部分切割賦值過去（并沒有真正的切割）。
??基類對象不能賦值給派生類對象。
??基類的指針或者引用可以通過強制類型轉(zhuǎn)換賦值給派生類的指針或者引用。但是必須是基類的指針指向派生類對象時才是安全的。如果基類是多態(tài)類型，可以使用RTTI來進行識別后進行安全轉(zhuǎn)換。
class Person
{
protected:
string _name;
string _sex;
int _age;
};
class Student : public Person
{
public:
int _No; // 學號
};
void Test()
{
Student sobj;
// 1.子類對象可以賦值給父類對象/指針/引用
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
// 2.基類對象不能賦值給派生類對象
//sobj = pobj;
// 3.基類的指針可以通過強制類型轉(zhuǎn)換賦值給派生類的指針
pp = &sobj;
Student* ps1 = (Student*)pp;
ps1->_No = 10;
//pp = &pobj;
//Student* ps2 = (Student*)pp;// 這種情況也可以轉(zhuǎn)換，但是可能會造成訪問越界
//ps2->_No = 10;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
繼承中的作用域
- 在繼承體系中基類和派生類都有獨立的作用域。
- 子類和父類中有同名成員，子類成員將屏蔽父類對同名成員的直接訪問，這種情況叫隱藏，也叫作重定義。（在子類成員函數(shù)中，可以使用 基類::積累成員 來進行顯示訪問）
- 需要注意的是如果成員函數(shù)是隱藏的，只需要函數(shù)名相同就能構(gòu)成隱藏。
- 實際開發(fā)中盡量不要在繼承體系里面定義同名的成員。
class Person
{
protected:
string _name = "張三";
int _num = 5107; // 身份證號
};
class Student : public Person
{
public:
void Print()
{
// Student的_num和Person的_num構(gòu)成隱藏關(guān)系
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "ID:" << Person::_num << endl;
cout << "sno:" << _num << endl;
}
protected:
int _num = 111; // 學號
};
int main()
{
Student s1;
s1.Print();
return 0;
}
// B中的fun和A中的fun不構(gòu)成重載，因為不在同一個作用域
// B中的fun和fun構(gòu)成隱藏，成員函數(shù)滿足函數(shù)名相同就構(gòu)成隱藏
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;
}
};
int main()
{
B b;
b.fun(10);
b.A::fun();
return 0;
}
派生類的默認成員函數(shù)
??派生類的默認成員函數(shù)，即使我們不寫，編譯器也會默認生成一個。
- 派生類的構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)初始化基類的那一部分成員。如果基類沒有默認的構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類構(gòu)造函數(shù)的初始化列表階段顯示調(diào)用；
- 派生類的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造完成基類的拷貝初始化；
- 派生類的operator=必須調(diào)用基類的operator=來完成基類的復制；
- 派生類的析構(gòu)函數(shù)會在被調(diào)用完成后自動調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)清理基類成員。因為這樣才能保證派生類對象先清理派生類成員再清理基類成員的順序；
- 派生類對象初始化先調(diào)用基類構(gòu)造再調(diào)用派生類構(gòu)造；
- 派生類對象析構(gòu)清理先調(diào)用派生類析構(gòu)再調(diào)用基類的析構(gòu)；
class Person
{
public:
Person(const char* name = "peter")
: _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;
};
class Student : public Person
{
public:
Student(const char* name, int num)
: Person(name)
, _num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
Student(const Student& s)
:Person(s)
, _num(s._num)
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
Student& operator= (const Student& s)
{
cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
if (this != &s)
{
Person::operator=(s);
_num = s._num;
}
return *this;
}
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num;
};
int main()
{
Student s1("jack", 18);
Student s2(s1);
Student s3("rose", 17);
s1 = s3;
return 0;
}
繼承與友元
??友元關(guān)系不能繼承，也就是說基類友元不能訪問子類的私有和保護成員。如果需要訪問，就需要在定義成子類的友元。
class Student;
class Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name;
};
class Student : public Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
int _stuNum;
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._stuNum << endl;
}
int main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
return 0;
}
繼承與靜態(tài)成員
??基類定義了static靜態(tài)成員，則整個繼承體系里面只有一個這樣的成員。無論派生出都少個派生類，都只有一個static成員實例。
class Person
{
public:
Person()
{
++_count;
}
protected:
string _name;
public:
static int _count;
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum;
};
class Graduate : public Student
{
protected:
string _seminarCourse;
};
int main()
{
Student s1;
Student s2;
Student s3;
Graduate s4;
cout << "人數(shù):" << Person::_count << endl;
Student::_count = 0;
cout << "人數(shù):" << Person::_count << endl;
return 0;
}
菱形繼承與虛擬繼承
菱形繼承
??單繼承：一個派生類只有一個直接基類的時候，就稱這種繼承是單繼承。
??多繼承：一個子類有兩個或兩個以上的父類時，就稱這種繼承為多繼承。
??菱形繼承：菱形繼承是多繼承的一種特殊情況。
??菱形繼承會造成數(shù)據(jù)冗余和二義性。
class Person
{
public:
string _name;
};
class Student : public Person
{
protected:
int _num;
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _id;
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
string _majorCourse;
};
int main()
{
Assistant a;
a.Student::_name = "張三";
a.Teacher::_name = "李四";
return 0;
}
??二義性需要指定訪問哪個父類成員，不然不知道訪問哪個。
??數(shù)據(jù)冗余指的是內(nèi)存中保存了兩個數(shù)據(jù)，這兩個數(shù)據(jù)應該是相同的。
虛擬繼承
??虛擬繼承被用來解決菱形繼承導致的數(shù)據(jù)冗余和二義性問題。
class A
{
public:
int _a;
};
class B : public A
//class B : virtual public A
{
public:
int _b;
};
class C : public A
//class C : virtual public A
{
public:
int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
int _d;
};
int main()
{
D d;
d.B::_a = 1;
d.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;
}
??由上圖可以得出，D對象中將A放到了對象組的最下面，這個A屬于B和C。這里B和C中有兩個指針，指向一張表。這兩個指針叫做虛基表指針，這兩個表叫做虛基表。虛基表中存放的是偏移量，通過偏移量可以找到A。
繼承的總結(jié)與反思
??多繼承是C++語言復雜度的典型體現(xiàn)。因為有多繼承就會導致菱形繼承的問題出現(xiàn)，菱形繼承就會導致數(shù)據(jù)冗余和二義性，為了解決這些問題就需要 引入了虛擬繼承，這是很復雜的。所以在我們平時編寫代碼時，要盡量避免菱形繼承的出現(xiàn)。
??多繼承被公認為是C++的缺陷之一，盡管它在邏輯上是合理的。后來很多OO（面向?qū)ο螅┱Z言都都沒有采用C++的多繼承，比如JAVA。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-458374.html
繼承和組合
??public繼承是一種is-a的關(guān)系，也就是每個派生類對象都是一個基類對象；組合是中has-a的關(guān)系，假設(shè)B組合了A，每個B對象中都有一個A對象。
??在編程開發(fā)中有限使用對象組合，而不是選擇類繼承。
??繼承允許根據(jù)基類的實現(xiàn)來定義派生類的實現(xiàn)。這種通過生成派生類的復用通常被稱為白箱復用。白箱是相對于可視性而言的，在繼承方式中，基類的內(nèi)部細節(jié)對子類可見。繼承在一定程度上破壞了基類的封裝，基類的改變，對派生類有很大的影響。派生類和基類間的依賴關(guān)系很強，耦合度高。
??對象組合是類繼承之外的另一種復用選擇。新的更為復雜的功能可以通過組裝或組合對象來獲得。對象組合要求被組合的對象具有良好定義的接口。這種復用風格被稱為黑箱復用，因為對象的內(nèi)部細節(jié)是不可見的。對象只以黑箱的形式出現(xiàn)。組合類之間沒有很強的依賴關(guān)系，耦合度低。有限使用對象組合有助于保持每個類的封裝性。
??實際盡量多去用組合。組合的耦合度低，代碼維護性好。不過繼承也有用武之地的，有些關(guān)系就適合繼承那就用繼承，另外要實現(xiàn)多態(tài)，也必須要繼承。類之間的關(guān)系可以用繼承，可以用組合，就用組合。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-458374.html
// Car和BMW Car和Benz構(gòu)成is-a的關(guān)系
class Car
{
protected:
string _colour = "白色";
string _num = "川ANB666";
};
class BMW : public Car
{
public:
void Drive()
{
cout << "好開-操控" << endl;
}
};
class Benz : public Car
{
public:
void Drive()
{
cout << "好坐-舒適" << endl;
}
};
// Tire和Car構(gòu)成has-a的關(guān)系
class Tire
{
protected:
string _brand = "Michelin";
size_t _size = 17;
};
class Car
{
protected:
string _colour = "白色";
string _num = "川ANB666";
Tire _t;
};
到了這里，關(guān)于面向?qū)ο蟮娜筇匦灾^承（C++）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
