C++中的继承

简介: C++中的继承

1、继承的概念和定义


       继承( inheritance)机制是面向对象程序设计使代码可以复用的重要手段,他允许在保留原有类特性的基础上进行扩展,增加功能,产生新的了,类,叫做派生类。


lass Person
{
public:
  void Print()
  {
    cout << "name:" << _name << endl;
    cout << "age:" << _age << endl;
  }
protected:
  string _name = "peter"; // 姓名
  int _age = 18; // 年龄
};
// 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。
class Student : public Person
{
protected:
  int _stuid; // 学号
};
 
class Teacher : public Person
{
protected:
  int _jobid; // 工号
};


继承的定义格式


person 叫做父类或者基类,student叫做子类,或者派生类,



继承关系和访问限定符



总结:


1.基类的privete成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的,但是他确实在派生类中存在,只是无法直接去访问他,可以间接的去访问;

2.如果基类成员不想在类外被访问,但需要在派生类中访问,就定义为protected。 可以看出保护成员限定符是因为继承才出现的

3.当我们总结一下上面的表格,有两点规律;

1.基类的private成员在派生类中不可见

2.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。

取权限较小的为基类在派生类中的访问方式;

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  ,不过最好是显式的写出继承方式;

5.我们最常用的都是使用public 继承,很少使用protected/private继承;


class Person
{
public :
void Print ()
{
cout<<_name <<endl;
}
protected :
string _name ; // 姓名
private :
int _age ; // 年龄
};
//class Student : protected Person
//class Student : private Person
class Student : public Person
{
protected :
int _stunum ; // 学号
};


2、基类和派生类对象赋值转换


派生类可以赋值给基类的对象,基类的指针,基类的引用。这个说法叫做切片或者切割,比如:



我们可以将派生类的一部分赋值给基类,但是不能将基类赋值给派生类,因为有的变量基类是没有,无法完成赋值;

class Person
{
protected:
  string _name; // 姓名
  string _sex; // 性别
  int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:
  int _No; // 学号
};
void Test()
{
  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题
    ps2->_No = 10;
}


第三点我们以后也会细讲

3、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.在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(在子类成员中,可以使用基类::基类成员 进行显式访问 )

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最好不要定义同名的成员;


// 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)->" <<i<<endl;
}
};
vo


注意函数重载和隐藏的区别;

4、派生类中的默认成员函数



关于六个默认函数,派生类中又会有什么改变呢?



1. 关于默认构造函数,对于内置类型不做处理,对于自定义类型调用自定义类型的默认构造函数,对于父类成员,当成一个整体的自定义类型,调用父类的默认构造函数,如果父类没有默认构造函数,就会报错,也可以在派生类中通过初始化列表的方式调用父类的构造函数

2.关于拷贝构造,对于父类会调用父类的拷贝构造,如果父类没有拷贝构造,就会报错;

3.关于赋值运算符重载,会调用父类的赋值运算符重载;

4.关于析构函数,先调用子类的析构函数,再调用父类的析构函数;

5.派生类对象初始化先调父类构造,再调用子类构造,析构清理先调用子类析构再调用父类析构;


class Person
{
public:
  Person(const char* name)
    : _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:
  Student(int num, const char* str, const char* name)
    :Person(name)// 父类+自己,父类 调用父类构造函数初始化(复用)
    , _num(num)
    , _str(str)
  {
    cout << "Student()" << endl;
  }
 
  // s2(s1)
  Student(const Student& s)
    :Person(s)
    , _num(s._num)
    , _str(s._str)
  {}
 
  Student& operator=(const Student& s)
  {
    if (this != &s)
    {
      Person::operator=(s);//调用父类的赋值运算符
      _num = s._num;
      _str = s._str;
    }
 
    return *this;
  }
 
  // 子类的析构也会隐藏父类
  // 因为后续多态的需要,析构函数名字会被统一处理成destructor
  ~Student()
  {
    // 显式写无法先子后父
    //Person::~Person();
 
    cout << _name << endl;
    cout << "~Student()" << endl;
 
    // 注意,为了析构顺序是先子后父,子类析构函数结束后会自动调用父类析构
  }
 
protected:
  int _num;  //学号
  string _str;
 
  // 父类成员,当成一个整体的一个自定义类型成员
  // 子类的成员
  // a、内置类型
  // b、自定义类型
};
 
int main()
{
  Student s1(1, "xxxx", "张三");
  Student s2(s1);
  Student s3(2, "yyy", "李四");
  s1 = s3;
  Person p("李四");
  p.~Person();
 
  return 0;
}




该程序:


先调用s1的person() 和 student() , 然后调用s2的 Person(const Person& p) , 然后调用s3的person() 和 student() , 然后调用s1的Person operator=(const Person& p)  ,然后调用p的Person(),然后调用p的~Person()


然后按照先构造的后析构,先析构子类,再析构父类的规则

调用p的~Person(),然后调用s3的李四  ~Student()  ~Person() , 然后调用s2的张三  ~Student() ~Person() ,然后调用s1的李四  ~Student()  ~Person()

最后结束!


5、继承与友元、静态函数的关系


友元关系不能继承,也就是说基类的友元函数不能访问派生类的私有和保护成员;

基类定义了static静态成员,则整个继承体系中只有一个这样的成员,无论派生出多少个子类,都只有一个stdtic成员实例



这段代码执行了四次person() 构造,_count++了四次,所以我们看到的人数是4,然后student类中的_count清零,则person类中的_count也变成0了;

可以看出,静态成员在继承体系中只有一份;


6、复杂的菱形继承及其虚拟菱形继承


单继承:一个子类只继承一个父类的时候,称为单继承;




多继承:一个子类有两个或两个直接父类时,称这个继承关系为多继承;



菱形继承是多继承的一种特殊情况;



菱形继承会有数据冗余和二义性的问题,比如:


在assitant类中有两份person类的成员,而且当assitant类和person类中出现相同名字的成员函数或者变量时,调用该函数或者变量,会出现二义性,就是编译器不知道该调用哪个函数;


当然我们可以显式指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题;那么数据冗余该怎么解决呢?

虚拟继承可以解决菱形继承数据冗余的问题,比如:


class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
Assistant a ;
a._name = "peter";
}


我们可以在菱形继承的腰部虚拟继承父类,这样的话父类重复继承的成员就会单独存放在一个空间,子类用的时候都可以调用,


class A
{public:int _a;};
class B : virtual public A
{public:int _b;};
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;
}


虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理(比较复杂,目前学习的还不清楚,以后会慢慢学习);

7、继承和组合


pubilc继承是一种is-a的关系,也就是说每个派生类对象都是一个基类对象;

组合是一种has-a的关系,比如B组合了A,那么每个B对象中都有一个A对象;



Tire和Car就是一种组合关系,

继承和组合的区别


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(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言:在继承方式中,基类的内部细节对子类可见 。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。

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。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse),因为对象的内部细节是不可见的。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。


实际尽量多去用组合。组合的耦合度低,代码维护性好。不过继承也有用武之地的,有些关系就适合继承那就用继承,另外要实现多态,也必须要继承。类之间的关系可以用继承,可以用组合,就用组合


我们要尽量低耦合,高内聚,就是避免代码与代码之间联系过多,然后也要很好的实现相应的功能

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