【C++】继承

前言

相信很多人都写过信息管理系统，即管理学生，老师等的个人信息，那么我们需要定义一个一个的类，学生类包括姓名，年龄，家庭地址，联系方式，宿舍号，学号，专业等；老师类包括姓名，年龄，家庭地址，联系方式，工号，隶属学院，职称等，除此之外，如果还要添加学校其他角色的信息，同样需要定义一个类，类中包含其各种信息，但是我们不难发现每个角色具有公共属性和特有属性，比如姓名，年龄，家庭地址，联系方式这些属性是每个人都需要有的公共信息，这就意味着我们每个类中涉及这些信息的函数接口等结构都需要重复写，所以为了将结构简化，我们引入继承，我们可以将这些公共信息放在父类person中，将特有信息分别放在学生，教师等子类中，然后让这些子类继承person即可。

继承的定义

继承 机制是面向对象程序设计 使代码可以复用 的最重要的手段，它允许程序员在 保 持原有类特性的基础上进行扩展 ，增加功能，这样产生新的类，称派生类。继承 呈现了面向对象 程序设计的层次结构 ，体现了由简单到复杂的认知过程。以前我们接触的复用都是函数复用， 继 承是类设计层次的复用。

继承方式包括：public继承、protected继承、private继承

类成员/继承方式	public继承	protected继承	private继承
基类的public成员	派生类的public成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的private成员	在派生类中不可见	在派生类中不可见	在派生类中不可见

总结：

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 。 可以看出保护成员限定符是因继承才出现的 。

3. 实际上面的表格我们进行一下总结会发现，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。

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。(切片过程不产生临时变量)

基类对象不能赋值给派生类对象。(因为子类含有父类没有的信息)

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 。

派生类的默认成员函数

1. 派生类的构造函数必须调用基类的构造函数初始化基类的那一部分成员。如果基类没有默认的构造函数，则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用。

在继承体系结构中，传统的初始化方式是不被允许的，子类要想初始化继承父类的那部分成员变量，必须通过调用基类的构造函数来进行初始化

如果父类提供了默认构造函数，则直接调用父类的默认构造函数

如果父类没有提供默认构造，则必须显式调用父类构造函数。

2. 派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化。

拷贝构造跟构造类似，不能手动拷贝，如果不显式调用父类的拷贝构造，会自动调用构造函数，因此虽然没有报错，但是实际并没有完全拷贝成功。

子类拷贝传参是子类对象，调用的父类拷贝构造传参是父类对象，不存在问题正是因为子类对象可以赋值给父类对象。

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

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。

7. 因为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。

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

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 。

复杂的菱形继承与菱形虚拟继承

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

通过下列代码观察菱形继承的问题：

其结构图可写成下图：

通过它的结构图，我们可以发现菱形继承具有 数据冗余和二义性的问题。

二义性可以通过指明作用域解决，但是含义依然不太正确：

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

虚拟继承解决数据冗余和二义性原理

我们以下列代码进行操作：

当不使用虚拟继承时，内存显示结果如下：

使用虚拟继承后：

这里对比发现，虚拟继承后，将公共的A抽取出来放在特定位置，原来B、C存放A的位置存放了两个指针，指针指向的位置给出了当前B或C的位置到A的位置的偏移量，方便B、C可以查找到A。

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 。

下图为Person关系菱形虚拟继承原理图：