4.继承与友元

我们先说结论：友元关系不能继承，也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员。

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;
}
void main()
{
  Person p;
  Student s;
  Display(p, s);
}

对于上面的继承关系，person有一个友元函数，这个函数可以访问父类的成员变量，当子类继承父类后，我们用这个函数是会报错的，因为友元关系是不会被继承的：

那么该如何解决这种情况呢？我们只需要在子类中也声明一下友元关系即可：

class Student;
class Person
{
public:
  friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
  string _name = "peter"; // 姓名
};
class Student : public Person
{
  friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
  int _stuNum = 10086; // 学号
};
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;
}

5.继承与静态成员

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

class Person
{
public:
  Person() { ++_count; }
protected:
  string _name; // 姓名
public:
  static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
  int _stuNum; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected:
  string _seminarCourse; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
  Student s1;
  Student s2;
  Student s3;
  Graduate s4;
  cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
  Student::_count = 0;
  cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
}
int main()
{
  TestPerson();
  return 0;
}

我们可以看到，静态成员变量是所以对象所共有的，无论继承多少次，都只有一个count。下面我们验证一下：

通过上图可以看到父类中的name和子类中的name根本不是一个name，那么count呢？

通过验证我们也能发现静态成员变量确实只有一个，不管继承了多少次。

下面我们实现一个不能被继承的类：

class A
{
private:
  A()
  {
  }
};
class B :public A
{
};
int main()
{
  B bb;
  return 0;
}

一旦我们将构造函数私有化了那么就不能继承了。

这样的情况是因为我们不想我们的类被继承，那我们本类自己如何调用这个私有化的构造函数呢？

class A
{
public:
  static A CreateObj()
  {
    return A();
  }
private:
  A()
  {
  }
};
class B :public A
{
};
int main()
{
  //B bb;
  A::CreateObj();
  return 0;
}

我们可以实现一个函数让这个函数返回一个A类型的匿名对象即可，由于函数必须由对象去调用我们无法创建一个对象，所以我们将这个函数设为static静态的函数，这样就可以用类名去调用这个函数了。

6.复杂的菱形继承与菱形虚拟继承

我们先看看单继承和多继承的区别：

单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况

菱形继承有数据冗余和二义性的问题，现在我们通过代码调试来观察：

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
};
void Test()
{
  // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
  Assistant a;
  a._name = "peter";
  // 需要显示指定访问哪个父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";
}

首先在上面的代码中类assistant继承了student和teacher，所以我们创建了assistant对象后发现访问成员变量name无法访问，编译器报错不明确，如下图：

这个问题解决起来很简单，就是将我们的变量前面加上域作用限定符，然后指定访问的是哪一个name变量，如下图：

那么数据冗余是什么呢？当一个子类继承两个父类的时候，这两个父类同样是继承另一个父类的，这样就会有很多相同的数据被继承到了子类中，一旦在项目中代码非常多非常复杂那么这种情况是非常浪费空间的，那么这个问题c++的祖师爷是如何解决的呢？这里就引入了虚继承，虚继承可以解决数据冗余和二义性的问题：

虚继承的语法就是在原先继承方式的前面加上virtual关键字。下面我们通过一个简单的菱形继承模型来看看c++祖师爷是如何解决数据冗余和二义性的问题：

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;
}

我们先看一下不加virtual继承的情况：

通过上图我们可以看到B中继承的a在内存第一行第二行就是B中的成员b，C中继承的a在内存中第三行，最后一个红色的是d的值。那么我们再看看虚继承的结果：

我们发现虚继承中的内存地址和我们刚刚看到的完全不一样，虚继承里面存放的竟然是指针，B类中有一个指针和3这个值，C类中有一个指针和4这个值，那么这能代表什么呢？我们再开一个内存来看看刚刚里面存放的地址到底是什么东西：

我们发现这个地址里面的开头都是0，这是什么意思呢？

我们通过那个0下面的值发现，16进制转化为十进制分别是20和12，然后我们试着在第一个地址加上这个值发现，上面的地址加上这个值正好指向了A：

也就是说虚继承解决数据冗余和二义性的本质是通过偏移量找到A让其这三个类中的a变量都指向父类的那个变量的地址。

总结：

这里是通过了B和C的两个指针，指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。

下面我们做一道多继承的题：

对于上面这道题选哪个选项呢？我们来解释一下：

首先D类指针p开了一个D的空间，然后进入D的构造函数，在D的构造函数中我们发现初始化列表对三个类都进行了初始化，而初始化的顺序是谁先继承谁就先初始化，A先被B继承所以先去调用A的构造函数初始化，随后打印class A，接着B类对象初始化，在B类初始化列表中我们发现又初始化一次A，那么A会成功初始化吗？答案是不会因为我们虚继承了，三份A只用初始化一次A，所以这次直接打印class B，然后初始化C，C与B同理打印class C，走完D的初始化列表后进入构造函数打印class D所以答案选A。最重要的是要知道虚继承后只有一份A走了构造函数。

下面我们再看一下组合和继承的区别：

组合的耦合度低，将类C改了类D不会受很大的影响，而继承一旦A改了B继承的很多成员都会随之改变。

总结

1. 很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。

2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。

3. 继承和组合

public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。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。

优先使用对象组合，而不是类继承 。

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。