【C++】继承

1.继承的概念及定义

1.1继承的概念

继承是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员保持原有类特性的基础上进行扩展，增加功能。

1.2继承的定义

1.2.1定义格式

class Person
{
public:
protected:
	string _name;
	string _sex;
};
class Student :public Person
{
public:
private:
	int _id;//学号
	string _major;//专业
};

 1.2.2继承关系和访问限定符

 1.2.3继承基类成员访问方式的变化

 1. 基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私有成员还是被继承到了派生类对象中，但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面都不能去访问它。

2. 基类private成员在派生类中是不能被访问，如果基类成员不想在类外直接被访问，但需要在派生类中能访问，就定义为protected。对于类外来说protected和private都是一样的，可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。

3. 基类的私有成员在子类都是不可见。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。

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，不过最好显示的写出继承方式。

5. 在实际运用中一般使用都是public继承，几乎很少使用protetced/private继承，也不提倡 使用protetced/private继承，因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里面使用，实际中扩展维护性不强。

2.基类和派生类对象赋值转换

派生类对象 可以赋值给 基类的对象 / 基类的指针 / 基类的引用。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。而基类对象不能赋值给派生类对象。

 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. 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。（在子类成员函数中，可以使用 基类::基类成员 显示访问）

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面最好不要定义同名的成员。

4.派生类的默认成员函数

1. 派生类的构造函数必须调用父类的构造函数初始化父类的那一部分成员。如果父类没有默认的构造函数，则必须在子类构造函数的初始化列表阶段显示调用。

class Person
{
public:
	Person(string name, string sex)
		: _name (name)
		,_sex(sex)
	{}
	
protected:
	string _name;
	string _sex;
};
class Student :public Person
{
public:
	Student(string name, int id, string sex,string major)
		:Person(name,sex)//父类没有默认构造函数，需要手动调用带参的构造函数
		,_id(id)
		,_major(major)
	{}
private:
	int _id;//学号
	string _major;//专业
};
void test()
{
	Student s1("ldx",23,"男","计算机");	
}

2. 子类的拷贝构造函数必须调用父类的拷贝构造完成父类的拷贝初始化。

3. 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。

	//class Person
    Person& operator=(const Person& p)
	{
		if (this != &p)
		{
			_name = p._name;
			_sex = p._sex;
		}
		return *this;
	}	
    //class Student
    Student& operator=(const Student& s)
	{
		if (this != &s)
		{
			Person::operator=(s);//把父类的那部分进行赋值
			_id = s._id;
			_major = s._major;
		}
		return *this;
	}

4. 派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派生类对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序。

5. 派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。

6. 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。

class Person
{
public:
	Person(string name, string sex)
		: _name (name)
		,_sex(sex)
	{
		cout << "Person的构造" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person的析构" << endl;
	}
	//p1=p2
	Person& operator=(const Person& p)
	{
		if (this != &p)
		{
			_name = p._name;
			_sex = p._sex;
		}
		return *this;
	}
	
protected:
	string _name;
	string _sex;
};
class Student :public Person
{
public:
	Student(string name, int id, string sex,string major)
		:Person(name,sex)//父类没有默认构造函数，需要手动调用带参的构造函数
		,_id(id)
		,_major(major)
	{
		cout << "Student的构造" << endl;
	}
	~Student()
	{
		cout << "Student的析构" << endl;
 
	}
	//s1=s2
	Student& operator=(const Student& s)
	{
		if (this != &s)
		{
			Person::operator=(s);//把父类的那部分进行赋值
			_id = s._id;
			_major = s._major;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _id;//学号
	string _major;//专业
};

 7. 因为后续一些场景析构函数需要构成重写，重写的条件之一是函数名相同。那么编译器会对析构函数名进行特殊处理，处理成destrutor()，所以父类析构函数不加 virtual的情况下，子类析构函数和父类析构函数构成隐藏关系。

5.继承与友元

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。

6. 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 。

7.复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

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。

菱形继承的问题：从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。 在Assistant的对象中Person成员会有两份。

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和 Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用。

虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

class A
{
public:
	int _a;
};
class B:public A
{
public:
	int _b;
};
class C :public A
{
public:
	int _c;
};
class D :public B, public C
{
public:
	int _d;
};

 没有使用虚拟继承的时候D中有两份A中的成员，直接调用A的成员变量会报错

 

 使用了虚拟继承后

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;
};

8.继承与组合

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（比如 人->学生）。

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（比如 车 ->轮胎）。 

在设计的过程中可能会遇到可以用继承也可以用组合的情况，这种情况下用组合会更优点。

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。