c++继承详解

class Person
{
public:Person(const char* name = "xxx")//此时父类有默认构造: _name(name){cout << "Person()" << endl;}protected:string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
protected:int _num = 1; //学号string _addrss = "XXXXX";
};

class Person
{
public:Person(const char* name): _name(name){cout << "Person()" << endl;}
protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num, const char* addrss):Person(name)//基类没有默认的构造函数,在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤,_num(num), _addrss(addrss){}
protected:int _num = 1; //学号string _addrss = "xxxx";};

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;}protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num, const char* addrss):Person(name)//基类没有默认的构造函数,在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤,_num(num), _addrss(addrss){}// 严格说Student拷贝构造默认生成的就够用了// 如果有需要深拷贝的资源，才需要自己实现Student(const Student& s):Person(s), _num(s._num), _addrss(s._addrss){// 深拷贝}
protected:int _num = 1; //学号string _addrss = "xxx";};

派⽣类的operator=必须要调⽤基类的operator=完成基类的复制。需要注意的是派⽣类的

operator=隐藏了基类的operator=，所以显⽰调⽤基类的operator=，需要指定基类作⽤域,同样Student赋值重载默认生成的就够用了，如果有需要深拷贝的资源，才需要自己实现

class Person
{
public:Person(const char* name): _name(name){cout << "Person()" << endl;}Person& operator=(const Person& p){cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;if (this != &p)_name = p._name;return *this;}protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num, const char* addrss):Person(name)//基类没有默认的构造函数,在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤,_num(num), _addrss(addrss){}// 严格说Student赋值重载默认生成的就够用了// 如果有需要深拷贝的资源，才需要自己实现Student& operator=(const Student& s){if (this != &s){// 父类和子类的operator=构成隐藏关系Person::operator=(s);//显示调用_num = s._num;_addrss = s._addrss;}return *this;}
protected:int _num = 1; //学号string _addrss = "xxxx";
};

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，基类析构函数不加virtual的情况下（virtual：下文会说明），子类的析构和父类析构函数也构成隐藏关系,但是不需要显示调用，如果要改变析构顺序，就可以显示调用

class Person
{
public:Person(const char* name): _name(name){cout << "Person()" << endl;}~Person(){cout << "~Person()" << endl;}
protected:string _name; // 姓名
};class Student : public Person
{
public:Student(const char* name, int num, const char* addrss):Person(name)//基类没有默认的构造函数,在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤,_num(num), _addrss(addrss){}// 严格说Student析构默认生成的就够用了// 如果有需要显示释放的资源，才需要自己实现// 析构函数都会被特殊处理成destructor() ~Student(){// 子类的析构和父类析构函数也构成隐藏关系,但是不需要显示调用// 规定：子类析构函数之后，会自动调用父类析构// 这样保证析构顺序，先子后父，显示调用取决于实现的人，不能保证// 先子后父//Person::~Person();//delete _ptr;}
protected:int _num = 1; //学号string _addrss = "xxxx";
};

派⽣类对象初始化先调⽤基类构造再调派⽣类构造。

派⽣类对象析构清理先调⽤派⽣类析构再调基类的析构。

5.final关键字

如果要实现一个无法被继承的类，有两种方法

1.c++98:基类的构造函数私有，派⽣类的构成必须调⽤基类的构造函数，但是基类的构成函数私有化以 后，派⽣类看不⻅就不能调⽤了，那么派⽣类就⽆法实例化出对象。

2.c++11: final关键字，final修改基类，派⽣类就不能继承了

class Base final
{
public:void func5() { cout << "Base::func5" << endl; }
protected:int a = 1;
private:// C++98的⽅法/*Base(){}*/
};
class Derive :public Base
{void func4() { cout << "Derive::func4" << endl; }
protected:int b = 2;
};
int main()
{Base b;Derive d;return 0;
}

6.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派⽣类私有和保护成员

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;// 编译报错：error C2248: “Student::_stuNum”: ⽆法访问 protected 成员
}
int main()
{Person p;Student s;// 解决⽅案：Display也变成Student 的友元即可Display(p, s);return 0;
}

7.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。⽆论派⽣出多少个派⽣类，都只有⼀个static成员实例。

class Person
{
public:string _name;static int _count;
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:int _stuNum;
};
int main()
{Person p;Student s;// 这⾥的运⾏结果可以看到⾮静态成员_name的地址是不⼀样的// 说明派⽣类继承下来了，⽗派⽣类对象各有⼀份cout << &p._name << endl;cout << &s._name << endl;// 这⾥的运⾏结果可以看到静态成员_count的地址是⼀样的// 说明派⽣类和基类共⽤同⼀份静态成员cout << &p._count << endl;cout << &s._count << endl;// 公有的情况下，⽗派⽣类指定类域都可以访问静态成员cout << Person::_count << endl;cout << Student::_count << endl;return 0;
}

8.多继承及其菱形继承问题

8.1继承模型

单继承：⼀个派⽣类只有⼀个直接基类时称这个继承关系为单继承

多继承：⼀个派⽣类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承，多继承对象在内存中的模型是，先继承的基类在前⾯，后⾯继承的基类在后⾯，派⽣类成员在放到最后⾯。

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。⽀持多继承就⼀定会有菱形继承，像Java就直接不⽀持多继承，规避掉了这⾥的问题，所以实践中我们也是不建议设计出菱形继承这样的模型的。

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
};
int main()
{// 编译报错：error C2385: 对“_name”的访问不明确Assistant a;//此时由于Assistant继承了Student和Teacher，//而这两个类继承Person，就会导致Assistant有两份Person，数据冗余a._name = "peter";//此时不清楚访问的是Student的name还是Teacher的name,//体现的菱形继承的二义性// 需要显⽰指定访问哪个基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";return 0;
}

这种也是一种菱形继承

8.2 虚继承，virtual关键字

在上文发现菱形继承会有数据的冗余和二义性，有没有一种方法可以解决？

virtual关键字就可以，代表虚继承

class Person
{
public:string _name; // 姓名
};
class Student :virtual public Person//虚继承
{
protected:int _num; //学号
};
class Teacher :virtual public Person//虚继承
{
protected:int _id; // 职⼯编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:string _majorCourse; // 主修课程
};
int main()
{Assistant a;a._name = "peter";//这里虽然没有报错，是由于virtual关键字//但是a对象name的指向还是不明确//此时不清楚是Student的name还是Teacher的namereturn 0;
}

虽然virtual关键字可以解决菱形继承会有数据的冗余和二义性，但是对象的指向内容还是不明确，因此在实践的过程中不要去写出一个菱形继承

对于这个菱形继承，如果要解决数据的冗余和二义性，virtual的关键字放在那个位置？

这里就要根据那个类会出现冗余，就放在这个继承它的类上，对于这个图，发现A在B和C类中有两份，因此，virtual的关键字放在B和C上

8.3多继承中指针偏移问题

看下列题目

class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main()
{Derive d;Base1* p1 = &d;Base2* p2 = &d;Derive* p3 = &d;return 0;
}

A：p1 == p2 == p3     B：p1 < p2 < p3      C：p1 == p3 != p2     D：p1 != p2 != p3

根据继承可以画出一个这样的图形

答案显而易见了，C

注意：继承的指针是根据继承的顺序决定的

如上题，Base1先被继承，因此Base1的指针开始与Derive开始位置一样，若Base2先被继承，如下

class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base2, public Base1 { public: int _d; };
int main()
{Derive d;Base1* p1 = &d;Base2* p2 = &d;Derive* p3 = &d;return 0;
}

此时图形就变成了这样

9.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。

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)。“⽩箱”：在继承⽅式中，基类的内部细节对派⽣类可⻅ 。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。这种复⽤⻛格被称为⿊箱复⽤(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可⻅的。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。

优先使⽤组合，⽽不是继承。实际尽量多去⽤组合，组合的耦合度低，代码维护性好。不过也不太那么绝对，类之间的关系就适合继承(is-a)那就⽤继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系既适合⽤继承(is-a)也适合组合(has-a)，就⽤组合

// Tire(轮胎)和Car(⻋)更符合has-a的关系
class Tire {
protected:string _brand = "Michelin"; // 品牌size_t _size = 17; // 尺⼨
};
class Car {
protected:string _colour = "⽩⾊"; // 颜⾊string _num = "陕ABIT00"; // ⻋牌号Tire _t1; // 轮胎Tire _t2; // 轮胎Tire _t3; // 轮胎Tire _t4; // 轮胎
};
class BMW : public Car {
public:void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};
// Car和BMW/Benz更符合is-a的关系
class Benz : public Car {
public:void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};
template<class T>
class vector
{};
// stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-a，优先使用组合
template<class T>
class stack : public vector<T>
{};
template<class T>
class stack
{
public:vector<T> _v;
};