C++类与对象【继承】

简介: C++类与对象【继承】



🎄1 继承

继承是面向对象三大特性之一

有些类与类之间存在特殊的关系,例如下图中:

我们发现,定义这些类时,下级别的成员除了拥有上一级的共性,还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术,减少重复代码

🍔1.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中,都有公共的头部,公共的底部,甚至公共的左侧列表,只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容,看一下继承存在的意义以及好处

普通实现:

//Java页面
class Java 
{
public:
  void header()
  {
    cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
  }
  void footer()
  {
    cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
  }
  void left()
  {
    cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
  }
  void content()
  {
    cout << "JAVA学科视频" << endl;
  }
};
//Python页面
class Python
{
public:
  void header()
  {
    cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
  }
  void footer()
  {
    cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
  }
  void left()
  {
    cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
  }
  void content()
  {
    cout << "Python学科视频" << endl;
  }
};
//C++页面
class CPP 
{
public:
  void header()
  {
    cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
  }
  void footer()
  {
    cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
  }
  void left()
  {
    cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
  }
  void content()
  {
    cout << "C++学科视频" << endl;
  }
};
void test01()
{
  //Java页面
  cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
  Java ja;
  ja.header();
  ja.footer();
  ja.left();
  ja.content();
  cout << "--------------------" << endl;
  //Python页面
  cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
  Python py;
  py.header();
  py.footer();
  py.left();
  py.content();
  cout << "--------------------" << endl;
  //C++页面
  cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
  CPP cp;
  cp.header();
  cp.footer();
  cp.left();
  cp.content();
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

继承实现:

//公共页面
class BasePage
{
public:
  void header()
  {
    cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
  }
  void footer()
  {
    cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
  }
  void left()
  {
    cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
  }
};
//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
  void content()
  {
    cout << "JAVA学科视频" << endl;
  }
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
  void content()
  {
    cout << "Python学科视频" << endl;
  }
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
  void content()
  {
    cout << "C++学科视频" << endl;
  }
};
void test01()
{
  //Java页面
  cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
  Java ja;
  ja.header();
  ja.footer();
  ja.left();
  ja.content();
  cout << "--------------------" << endl;
  //Python页面
  cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
  Python py;
  py.header();
  py.footer();
  py.left();
  py.content();
  cout << "--------------------" << endl;
  //C++页面
  cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
  CPP cp;
  cp.header();
  cp.footer();
  cp.left();
  cp.content();
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结:

继承的好处:可以减少重复的代码

class A : public B;

A 类称为子类 或 派生类

B 类称为父类 或 基类

派生类中的成员,包含两大部分

一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性,而新增的成员体现了其个性。

🍔1.2 继承方式

继承的语法:class 子类 : 继承方式 父类

继承方式一共有三种:

  • 公共继承。只可以访问父类public和protected的成员,且这些成员在子类中都变成public权限。
  • 保护继承。只可以访问父类public和protected的成员,且这些成员在子类中都变成protected权限。
  • 私有继承。只可以访问父类public和protected的成员,且这些成员在子类中都变成private权限。

示例:

class Base1
{
public: 
  int m_A;
protected:
  int m_B;
private:
  int m_C;
};
//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
  void func()
  {
    m_A; //可访问 public权限
    m_B; //可访问 protected权限
    //m_C; //不可访问
  }
};
void myClass()
{
  Son1 s1;
  s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
}
//保护继承
class Base2
{
public:
  int m_A;
protected:
  int m_B;
private:
  int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:
  void func()
  {
    m_A; //可访问 protected权限
    m_B; //可访问 protected权限
    //m_C; //不可访问
  }
};
void myClass2()
{
  Son2 s;
  //s.m_A; //不可访问
}
//私有继承
class Base3
{
public:
  int m_A;
protected:
  int m_B;
private:
  int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:
  void func()
  {
    m_A; //可访问 private权限
    m_B; //可访问 private权限
    //m_C; //不可访问
  }
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
  void func()
  {
    //Son3是私有继承,所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
    //m_A;
    //m_B;
    //m_C;
  }
};
🍔1.3 继承中的对象模型

**问题:**从父类继承过来的成员,哪些属于子类对象中?

示例:

class Base
{
public:
  int m_A;
protected:
  int m_B;
private:
  int m_C; //私有成员只是被隐藏了,但是还是会继承下去
};
//公共继承
class Son :public Base
{
public:
  int m_D;
};
void test01()
{
  cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

利用工具查看:

打开工具窗口后,定位到当前CPP文件的盘符

然后输入: cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名

效果如下图:

结论: 父类中私有成员也是被子类继承下去了,只是由编译器给隐藏后访问不到

🍔1.4 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后,当创建子类对象,也会调用父类的构造函数

问题:父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后?

示例:

class Base 
{
public:
  Base()
  {
    cout << "Base构造函数!" << endl;
  }
  ~Base()
  {
    cout << "Base析构函数!" << endl;
  }
};
class Son : public Base
{
public:
  Son()
  {
    cout << "Son构造函数!" << endl;
  }
  ~Son()
  {
    cout << "Son析构函数!" << endl;
  }
};
void test01()
{
  //继承中 先调用父类构造函数,再调用子类构造函数,析构顺序与构造相反
  Son s;
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结:继承中 先调用父类构造函数,再调用子类构造函数,析构顺序与构造相反

🍔1.5 继承同名成员处理方式

问题:当子类与父类出现同名的成员,如何通过子类对象,访问到子类或父类中同名的数据呢?

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

示例:

class Base {
public:
  Base()
  {
    m_A = 100;
  }
  void func()
  {
    cout << "Base - func()调用" << endl;
  }
  void func(int a)
  {
    cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
  }
public:
  int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
  Son()
  {
    m_A = 200;
  }
  //当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数,即使同名成员函数发生了重载也不行。必须加·上父类的作用域
  //如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数,需要加父类的作用域
  void func()
  {
    cout << "Son - func()调用" << endl;
  }
public:
  int m_A;
};
void test01()
{
  Son s;
  cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
  cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl; //Base::m_A表示Base类下的m_A属性
  s.func();
  s.Base::func();
  s.Base::func(10);
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return EXIT_SUCCESS;
}

总结:

  1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
  2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  3. 当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中同名成员函数,加作用域可以访问到父类中同名函数
🍔1.6 继承同名静态成员处理方式

问题:继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问?

静态成员和非静态成员出现同名,处理方式一致

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

示例:

class Base {
public:
  static void func()
  {
    cout << "Base - static void func()" << endl;
  }
  static void func(int a)
  {
    cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
  }
  static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;
class Son : public Base {
public:
  static void func()
  {
    cout << "Son - static void func()" << endl;
  }
  static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
//同名成员属性
void test01()
{
  //1、第一中标访问方式:通过对象访问
  cout << "通过对象访问: " << endl;
  Son s;
  cout << "Son  下 m_A = " << s.m_A << endl;
  cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
  //2、第二种访问方式:通过类名访问 //静态变量的特有访问方式
  cout << "通过类名访问: " << endl;
  cout << "Son  下 m_A = " << Son::m_A << endl;
  cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl; //当然也可以用Base::m_A进行访问
    //第一个双冒号:表示用类名的方式来访问
    //第二个双冒号:表示访问继承的父类中的属性
}
//同名成员函数,与同名成员属性的访问方式基本一致
void test02()
{
  //通过对象访问
  cout << "通过对象访问: " << endl;
  Son s;
  s.func();
  s.Base::func();
  cout << "通过类名访问: " << endl;
  Son::func();
  Son::Base::func();
  //出现同名,子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数,即使是发生了重载也是如此,都需要加作作用域访问
  Son::Base::func(100);
}
int main() {
  //test01();
  test02();
  system("pause");
  return 0;
}

总结:同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样,只不过有两种访问的方式(通过对象 和 通过类名)

🍔1.7 多继承语法

C++允许一个类继承多个类

语法: class 子类 :继承方式 父类1 , 继承方式 父类2...

多继承可能会引发父类中有同名成员出现,需要加作用域区分

C++实际开发中不建议用多继承

示例:

class Base1 {
public:
  Base1()
  {
    m_A = 100;
  }
public:
  int m_A;
};
class Base2 {
public:
  Base2()
  {
    m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题,但是改为mA就会出现不明确
  }
public:
  int m_A;
};
//语法:class 子类:继承方式 父类1 ,继承方式 父类2 
class Son : public Base2, public Base1 
{
public:
  Son()
  {
    m_C = 300;
    m_D = 400;
  }
public:
  int m_C;
  int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
  Son s;
  cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
  cout << s.Base1::m_A << endl;
  cout << s.Base2::m_A << endl;
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结: 多继承中如果父类中出现了同名情况,子类使用时候要加作用域

🍔1.8 菱形继承

菱形继承概念:

两个派生类继承同一个基类

又有某个类同时继承者两个派生类

这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承

典型的菱形继承案例:

菱形继承问题:

羊继承了动物的数据,驼同样继承了动物的数据,当草泥马使用数据时,就会产生二义性。
草泥马继承自动物的数据继承了两份,其实我们应该清楚,这份数据我们只需要一份就可以。

示例:

class Animal
{
public:
  int m_Age;
};
//继承前加virtual关键字后,变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo   : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
void test01()
{
  SheepTuo st;
  st.Sheep::m_Age = 100;
  st.Tuo::m_Age = 200;
  cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
  cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;
  cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

总结:

  • 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据,导致资源浪费以及毫无意义
  • 利用虚继承可以解决菱形继承问题

虚继承原理分析:实际上,系统只存储了父类的一份数据,而虚继承的子类继承的实际上是一个指针vbptr(Virtual Base Pointer),在访问数据时,系统会将该指针加上一个偏移量去访问。每个子类的指针指向的位置和偏移量都是不一样的,但是最后指向的位置都是相同的。

简而言之,虚继承只会保留父类的一份数据,不同的子类对父类的数据进行操作时,实际上访问的是同一份数据。

🕮2 总结

在代码的舞台上,C++翩翩起舞。

纵观代码的山川大地,无边的可能在眼前延展, C++,是智慧的风,吹动着科技的帆船。

用韵律的二进制,谱写着自由的交响曲, C++,是数字艺术的荣光,闪烁在信息的星空。

愿C++永远如诗,激励创造者的灵感。

渴望挑战C++的学习路径和掌握进阶技术?不妨点击下方链接,一同探讨更多C++的奇迹吧。我们推出了引领趋势的💻C++专栏:《C++从基础到进阶》 ,旨在深度探索C++的实际应用和创新。🌐🔍

相关文章
|
16天前
|
C++
8. C++继承
8. C++继承
20 0
|
16天前
|
存储 C++ 容器
C++入门指南:string类文档详细解析(非常经典,建议收藏)
C++入门指南:string类文档详细解析(非常经典,建议收藏)
28 0
|
16天前
|
存储 编译器 C语言
C++入门: 类和对象笔记总结(上)
C++入门: 类和对象笔记总结(上)
30 0
|
16天前
|
安全 Java 编译器
C++:继承
C++:继承
28 0
|
6天前
|
存储 算法 C语言
【C++初阶】8. STL初阶 + String类
【C++初阶】8. STL初阶 + String类
44 1
|
6天前
|
C语言 C++
【C++初阶】9. string类的模拟实现
【C++初阶】9. string类的模拟实现
33 1
|
14天前
|
存储 安全 编译器
【C++】类的六大默认成员函数及其特性(万字详解)
【C++】类的六大默认成员函数及其特性(万字详解)
31 3
|
16天前
|
C++
4. C++类的组合
4. C++类的组合
25 0
|
18天前
|
算法 编译器 C语言
【C++ 异常】C++ 标准库异常类及其应用
【C++ 异常】C++ 标准库异常类及其应用
14 0
|
19天前
|
存储 安全 数据库
【C++ 17 包裹器类 std::optional】“深入理解C++:std::optional的高级应用与原理
【C++ 17 包裹器类 std::optional】“深入理解C++:std::optional的高级应用与原理
47 0