C++继承

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age:" << _age << endl;
	}
protected:
	string _name = "judy"; // 姓名
	int _age = 18; // 年龄
};
// 继承后父类的Person的成员成员函数+成员变量都会变成子类的一部分。这里体现出了
//Student和Teacher复用了Person的成员。下面我们使用监视窗口查看Student和Teacher对象
//可以看到变量的复用。调用Print可以看到成员函数的复用。
class Student : public Person
{
protected:
	int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
	int _jobid; // 工号
};
int main()
{
	Student s;
	Teacher t;
	s.Print();
	t.Print();
	return 0;
}

1.2 继承的定义

1.2.1 继承的定义格式

1.2.2 继承方式和访问限定符

1.2.3 方式和限定符对基类成员的影响

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privat 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privat 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

根据上表我们总结出

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. 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

④.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。

1.2.4 测试继承方式的影响

class person
{
public:
	person()
	{
		cout << "person()" << endl;
	}
	void func()
	{
		cout << "func()" << endl;
	}
public:
	char name[20] = "秦始皇";
	size_t age = 36;
};
class student :public person
{
private:
	size_t number=1;
};
class worker :protected person
{
private:
	size_t work_number = 2;
};
class teacher :private person
{	
private:
	size_t teacher_number = 3;
};
void Test1()
{
	student stu;
	worker Worker;
	teacher Teacher;

	cout <<stu.age << endl;
	
	//下面代码会报错
	//cout << Worker.age<<endl;
	
	//cout <<Teacher.age<<endl;
}

二、基类和派生类对象赋值转换

①.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

②.基类对象不能赋值给派生类对象

③.基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才是安全的

class person
{
public:
	char name[20] = "秦始皇";
	size_t age = 36;
};
class student :public person
{
public:
	void func()
	{
		cout <<"student func():"<< name << endl;
	}
private:
	size_t number=1;
};
void Test2()
{
    
	student stu;
    
 
    //切割拷贝
	person Person=stu;
    //指针
	person* pperson = &stu;
    //引用
	person& rperson = stu;
    
	cout << Person.name << endl;
	cout<<pperson->name<<endl;
	cout << rperson.name << endl;

	//基类对象指针强转成派生类 能赋值给派生类对象
	student* pstu = (student*)pperson;
	pstu->func();
}

三、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。

class person
{
public:
	void func()
	{
		cout << "person func()" << endl;
	}
public:
	char name[20] = "秦始皇";
	size_t age = 36;
};
class student :public person
{
public:
	void func()
	{
		cout <<"student func()"<< endl;
		cout << "stu.age=" << age << endl;
		cout << "stu.person::age=" << person::age << endl;
	}
private:
	size_t number=1;
	size_t age = 18;
};
void Test3()
{
	student stu;
	stu.person::func();
    stu.func();
}

四、派生类的默认成员函数

4.1使用规则

1.构造函数

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。

2. 拷贝构造

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。

3. 赋值拷贝

派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制

4.析构函数

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.构造顺序

派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造

6.析构顺序
派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构

4.2 代码使用

class person
{
public:
	//构造函数
	person(int age = 18)
		:_age(age)
	{
		cout << "person()" << endl;
	}
	//拷贝构造
	person(const person& p)
		:_age(p._age)
	{
		cout << "person(const person& p)" << endl;
	}
	//赋值拷贝
	person& operator=(const person& p)
	{
		cout << "person& operator=(const person& p)" << endl;
		if (&p != this)
		{
			_age = p._age;
		}
		return *this;
	}
	//析构函数
	~person()
	{
		cout << "~person()" << endl;
	}
	int _age;
};

class student :public person
{
public:
	//构造函数
	student(int age, int id)
		: person(age)
		, _id(id)
	{
		cout << "student()" << endl;
	}
	//拷贝构造
	student(const student& s)
		:person(s)
		, _id(s._id)
	{
		cout << "student(const student& s)" << endl;
	}
	//赋值拷贝
	student& operator=(const student& s)
	{
		if (this != &s)
		{
			cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
			person::operator=(s);
			_id = s._id;
		}
		return *this;
	}
	~student()
	{
		cout << "~student()" << endl;
	}
private:
	int _id;
};

void test_1()
{
	student stu1(20, 16);
	student stu2 = stu1;
	student stu3(18, 15);
	stu3 = stu2;
}

五、特殊基类成员

5.1 友元成员

友元关系不能被继承也就是说基类友元成员不能访问子类的私有和保护成员

5.2 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成员实例子类依然共享这个静态成员

六、复杂的菱形继承与菱形虚拟继承

6.1 继承的形式

6.1.1 单继承

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

6.1.2 多继承

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

6.1.3 菱形继承

菱形继承菱形继承是多继承的一种特殊情况。

6.2 菱形继承的二义性与数据冗余

很明显person类对象出现了两次我们只需要一个person类对象即可所以菱形继承造成了数据冗余(设想person对象如果很大会造成空间浪费)

二义性指的是当我们想要访问person中的成员时因为存在两个person类对象编译器在不限定作用域下无法判断访问哪个person类对象除非我们指定了是学生还是老师类对象

6.3 虚拟菱形继承 (virtual)

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。

void test_3()
{
	class A
	{
	public:
		int _a;
	};
	// class B : public A
	class B : virtual public A //虚拟继承
	{
	public:
		int _b;
	};
	// class C : public A
	class C : virtual public A
	{
	public:
		int _c;
	};
	class D : public B, public C
	{
	public:
		int _d;
	};
	
		D d;
		d.B::_a = 1;
		d.C::_a = 2;
		d._b = 3;
		d._c = 4;
		d._d = 5;
}

6.4 虚拟菱形继承底层原理

在内存中我们来看数据冗余

A中的_a以不同数据保存在BC中

内存中看虚拟继承解决问题

这里可以分析出D对象中将A放到的了对象组成的最下面这个A同时属于B和C那么B和C如何去找到公共的A呢这里是通过了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。

有人可能会提出疑惑为啥需要这个偏移量B/C为什么要去找属于自己的A

虽然我们A中的成员值都一样但我们依然都继承了不同的A所以不同类要去找属于自己的A

偏移量有啥用看看下面的情况

D d;
B b = d;
C c = d;

如果派生类赋值给基类我们必须找到B/C中的A才能赋值给它所以我们我们要知道地址偏移量通过地址偏移量找到对应的A

七、继承的总结

1.多继承中的菱形继承底层实现很复杂它间接访问对象(上面的B/C->A)会影响效率所以不建议使用多继承

2.多继承可以认为是C++的缺陷之一很多后来的语言都没有多继承如Java

3.继承与组合

组合组合指的是某个类对象成员中有另一个类对象

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)。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