C++基類(lèi)與派生類(lèi)的轉(zhuǎn)換
在公用繼承、私有繼承和保護(hù)繼承中，只有公用繼承能較好地保留基類(lèi)的特征，它保留了除構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)以外的基類(lèi)所有成員，基類(lèi)的公用或保護(hù)成員的訪問(wèn)權(quán)限在派生類(lèi)中全部都按原樣保留下來(lái)了，在派生類(lèi)外可以調(diào)用基類(lèi)的公用成員函數(shù)訪問(wèn)基類(lèi)的私有成員。因此，公用派生類(lèi)具有基類(lèi)的全部功能，所有基類(lèi)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能， 公用派生類(lèi)都能實(shí)現(xiàn)。而非公用派生類(lèi)（私有或保護(hù)派生類(lèi)）不能實(shí)現(xiàn)基類(lèi)的全部功能（例如在派生類(lèi)外不能調(diào)用基類(lèi)的公用成員函數(shù)訪問(wèn)基類(lèi)的私有成員）。因此，只有公用派生類(lèi)才是基類(lèi)真正的子類(lèi)型，它完整地繼承了基類(lèi)的功能。

不同類(lèi)型數(shù)據(jù)之間在一定條件下可以進(jìn)行類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，例如整型數(shù)據(jù)可以賦給雙精度型變量，在賦值之前，把整型數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成為雙精度型數(shù)據(jù)，但是不能把一個(gè)整型數(shù)據(jù)賦給指針變量。這種不同類(lèi)型數(shù)據(jù)之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和賦值，稱(chēng)為賦值兼容?，F(xiàn)在要討論 的問(wèn)題是：基類(lèi)與派生類(lèi)對(duì)象之間是否也有賦值兼容的關(guān)系，可否進(jìn)行類(lèi)型間的轉(zhuǎn)換？

回答是可以的。基類(lèi)與派生類(lèi)對(duì)象之間有賦值兼容關(guān)系，由于派生類(lèi)中包含從基類(lèi)繼承的成員，因此可以將派生類(lèi)的值賦給基類(lèi)對(duì)象，在用到基類(lèi)對(duì)象的時(shí)候可以用其子類(lèi)對(duì)象代替。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1) 派生類(lèi)對(duì)象可以向基類(lèi)對(duì)象賦值

可以用子類(lèi)(即公用派生類(lèi))對(duì)象對(duì)其基類(lèi)對(duì)象賦值。如

  A a1; //定義基類(lèi)A對(duì)象a1
  B b1; //定義類(lèi)A的公用派生類(lèi)B的對(duì)象b1
  a1=b1; //用派生類(lèi)B對(duì)象b1對(duì)基類(lèi)對(duì)象a1賦值

在賦值時(shí)舍棄派生類(lèi)自己的成員。也就是“大材小用”，如圖

實(shí)際上，所謂賦值只是對(duì)數(shù)據(jù)成員賦值，對(duì)成員函數(shù)不存在賦值問(wèn)題。

請(qǐng)注意，賦值后不能企圖通過(guò)對(duì)象a1去訪問(wèn)派生類(lèi)對(duì)象b1的成員，因?yàn)閎1的成員與a1的成員是不同的。假設(shè)age是派生類(lèi)B中增加的公用數(shù)據(jù)成員，分析下面的用法：
    a1.age=23;  //錯(cuò)誤，a1中不包含派生類(lèi)中增加的成員
    b1.age=21;  //正確，b1中包含派生類(lèi)中增加的成員

應(yīng)當(dāng)注意，子類(lèi)型關(guān)系是單向的、不可逆的。B是A的子類(lèi)型，不能說(shuō)A是B的子類(lèi)型。只能用子類(lèi)對(duì)象對(duì)其基類(lèi)對(duì)象賦值，而不能用基類(lèi)對(duì)象對(duì)其子類(lèi)對(duì)象賦值，理由是顯然的，因?yàn)榛?lèi)對(duì)象不包含派生類(lèi)的成員，無(wú)法對(duì)派生類(lèi)的成員賦值。同理，同一基類(lèi)的不同派生類(lèi)對(duì)象之間也不能賦值。

2) 派生類(lèi)對(duì)象可以替代基類(lèi)對(duì)象向基類(lèi)對(duì)象的引用進(jìn)行賦值或初始化

如已定義了基類(lèi)A對(duì)象a1，可以定義a1的引用變量：

  A a1; //定義基類(lèi)A對(duì)象a1
  B b1; //定義公用派生類(lèi)B對(duì)象b1
  A& r=a1; //定義基類(lèi)A對(duì)象的引用變量r，并用a1對(duì)其初始化

這時(shí)，引用變量r是a1的別名，r和a1共享同一段存儲(chǔ)單元。也可以用子類(lèi)對(duì)象初始化引用變量r，將上面最后一行改為

  A& r=b1; //定義基類(lèi)A對(duì)象的引用變量r，并用派生類(lèi)B對(duì)象b1對(duì)其初始化

或者保留上面第3行“A& r=a1;”，而對(duì)r重新賦值：

  r=b1; //用派生類(lèi)B對(duì)象b1對(duì)a1的引用變量r賦值

注意，此時(shí)r并不是b1的別名，也不與b1共享同一段存儲(chǔ)單元。它只是b1中基類(lèi)部分的別名，r與b1中基類(lèi)部分共享同一段存儲(chǔ)單元，r與b1具有相同的起始地址。

3) 如果函數(shù)的參數(shù)是基類(lèi)對(duì)象或基類(lèi)對(duì)象的引用，相應(yīng)的實(shí)參可以用子類(lèi)對(duì)象。

如有一函數(shù)：

  fun: void fun(A& r) //形參是類(lèi)A的對(duì)象的引用變量
  {
    cout<<r.num<<endl;
  } //輸出該引用變量的數(shù)據(jù)成員num

函數(shù)的形參是類(lèi)A的對(duì)象的引用變量，本來(lái)實(shí)參應(yīng)該為A類(lèi)的對(duì)象。由于子類(lèi)對(duì)象與派生類(lèi)對(duì)象賦值兼容，派生類(lèi)對(duì)象能自動(dòng)轉(zhuǎn)換類(lèi)型，在調(diào)用fun函數(shù)時(shí)可以用派生類(lèi)B的對(duì)象b1作實(shí)參：

   fun(b1);

輸出類(lèi)B的對(duì)象b1的基類(lèi)數(shù)據(jù)成員num的值。

與前相同，在fun函數(shù)中只能輸出派生類(lèi)中基類(lèi)成員的值。

4) 派生類(lèi)對(duì)象的地址可以賦給指向基類(lèi)對(duì)象的指針變量，也就是說(shuō)，指向基類(lèi)對(duì)象的指針變量也可以指向派生類(lèi)對(duì)象。

[例] 定義一個(gè)基類(lèi)Student(學(xué)生)，再定義Student類(lèi)的公用派生類(lèi)Graduate(研究生)， 用指向基類(lèi)對(duì)象的指針輸出數(shù)據(jù)。本例主要是說(shuō)明用指向基類(lèi)對(duì)象的指針指向派生類(lèi)對(duì)象，為了減少程序長(zhǎng)度，在每個(gè)類(lèi)中只設(shè)很少成員。學(xué)生類(lèi)只設(shè)num(學(xué)號(hào)),name(名字)和score(成績(jī))3個(gè)數(shù)據(jù)成員，Graduate類(lèi)只增加一個(gè)數(shù)據(jù)成員pay(工資)。程序如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student//聲明Student類(lèi)
{
public:
  Student(int, string,float); //聲明構(gòu)造函數(shù)
  void display( ); //聲明輸出函數(shù)
private:
  int num;
  string name;
  float score;
};
Student::Student(int n, string nam,float s) //定義構(gòu)造函數(shù)
{
  num=n;
  name=nam;
  score=s;
}
void Student::display( ) //定義輸出函數(shù)
{
  cout<<endl<<"num:"<<num<<endl;
  cout<<"name:"<<name<<endl;
  cout<<"score:"<<score<<endl;
}
class Graduate:public Student //聲明公用派生類(lèi)Graduate
{
public:
 Graduate(int, string ,float,float); //聲明構(gòu)造函數(shù)
 void display( ); //聲明輸出函數(shù)
private:
 float pay; //工資
};
//定義構(gòu)造函數(shù)
Graduate::Graduate(int n, string nam,float s,float p):Student(n,nam,s),pay(p){ }
void Graduate::display() //定義輸出函數(shù)
{
  Student::display(); //調(diào)用Student類(lèi)的display函數(shù)
  cout<<"pay="<<pay<<endl;
}
int main()
{
  Student stud1(1001,"Li",87.5); //定義Student類(lèi)對(duì)象stud1
  Graduate grad1(2001,"Wang",98.5,563.5); //定義Graduate類(lèi)對(duì)象grad1
  Student *pt=&stud1; //定義指向Student類(lèi)對(duì)象的指針并指向stud1
  pt->display( ); //調(diào)用stud1.display函數(shù)
  pt=&grad1; //指針指向grad1
  pt->display( ); //調(diào)用grad1.display函數(shù)
}

下面對(duì)程序的分析很重要，請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀和思考。

很多讀者會(huì)認(rèn)為，在派生類(lèi)中有兩個(gè)同名的display成員函數(shù)，根據(jù)同名覆蓋的規(guī)則，被調(diào)用的應(yīng)當(dāng)是派生類(lèi)Graduate對(duì)象的display函數(shù)，在執(zhí)行Graduate::display函數(shù)過(guò)程中調(diào)用Student::display函數(shù)，輸出num,name,score，然后再輸出pay的值。

事實(shí)上這種推論是錯(cuò)誤的，先看看程序的輸出結(jié)果：

num:1001
name:Li
score:87.5

num:2001
name:wang
score:98.5

前3行是學(xué)生stud1的數(shù)據(jù)，后3行是研究生grad1的數(shù)據(jù)，并沒(méi)有輸出pay的值。

問(wèn)題在于pt是指向Student類(lèi)對(duì)象的指針變量，即使讓它指向了grad1，但實(shí)際上pt指向的是grad1中從基類(lèi)繼承的部分。

通過(guò)指向基類(lèi)對(duì)象的指針，只能訪問(wèn)派生類(lèi)中的基類(lèi)成員，而不能訪問(wèn)派生類(lèi)增加的成員。所以pt->display()調(diào)用的不是派生類(lèi)Graduate對(duì)象所增加的display函數(shù)，而是基類(lèi)的display函數(shù)，所以只輸出研究生grad1的num,name,score3個(gè)數(shù)據(jù)。

如果想通過(guò)指針輸出研究生grad1的pay，可以另設(shè)一個(gè)指向派生類(lèi)對(duì)象的指針變量ptr，使它指向grad1，然后用ptr->display()調(diào)用派生類(lèi)對(duì)象的display函數(shù)。但這不大方便。

通過(guò)本例可以看到，用指向基類(lèi)對(duì)象的指針變量指向子類(lèi)對(duì)象是合法的、安全的，不會(huì)出現(xiàn)編譯上的錯(cuò)誤。但在應(yīng)用上卻不能完全滿(mǎn)足人們的希望，人們有時(shí)希望通過(guò)使用基類(lèi)指針能夠調(diào)用基類(lèi)和子類(lèi)對(duì)象的成員。如果能做到這點(diǎn)，程序人員會(huì)感到方便。后續(xù)章節(jié)將會(huì)解決這個(gè)問(wèn)題。辦法是使用虛函數(shù)和多態(tài)性。

C++虛基類(lèi)詳解
多繼承時(shí)很容易產(chǎn)生命名沖突，即使我們很小心地將所有類(lèi)中的成員變量和成員函數(shù)都命名為不同的名字，命名沖突依然有可能發(fā)生，比如非常經(jīng)典的菱形繼承層次。如下圖所示：

類(lèi)A派生出類(lèi)B和類(lèi)C，類(lèi)D繼承自類(lèi)B和類(lèi)C，這個(gè)時(shí)候類(lèi)A中的成員變量和成員函數(shù)繼承到類(lèi)D中變成了兩份，一份來(lái)自 A-->B-->D 這一路，另一份來(lái)自 A-->C-->D 這一條路。

在一個(gè)派生類(lèi)中保留間接基類(lèi)的多份同名成員，雖然可以在不同的成員變量中分別存放不同的數(shù)據(jù)，但大多數(shù)情況下這是多余的：因?yàn)楸Ａ舳喾莩蓡T變量不僅占用較多的存儲(chǔ)空間，還容易產(chǎn)生命名沖突，而且很少有這樣的需求。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，C++提供了虛基類(lèi)，使得在派生類(lèi)中只保留間接基類(lèi)的一份成員。

聲明虛基類(lèi)只需要在繼承方式前面加上 virtual 關(guān)鍵字，請(qǐng)看下面的例子：

#include <iostream>
using namespace std;
class A{
protected:
  int a;
public:
  A(int a):a(a){}
};
class B: virtual public A{ //聲明虛基類(lèi)
protected:
  int b;
public:
  B(int a, int b):A(a),b(b){}
};
class C: virtual public A{ //聲明虛基類(lèi)
protected:
  int c;
public:
  C(int a, int c):A(a),c(c){}
};
class D: virtual public B, virtual public C{ //聲明虛基類(lèi)
private:
  int d;
public:
  D(int a, int b, int c, int d):A(a),B(a,b),C(a,c),d(d){}
  void display();
};
void D::display(){
  cout<<"a="<<a<<endl;
  cout<<"b="<<b<<endl;
  cout<<"c="<<c<<endl;
  cout<<"d="<<d<<endl;
}
int main(){
  (new D(1, 2, 3, 4)) -> display();
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

a=1
b=2
c=3
d=4

本例中我們使用了虛基類(lèi)，在派生類(lèi)D中只有一份成員變量 a 的拷貝，所以在 display() 函數(shù)中可以直接訪問(wèn) a，而不用加類(lèi)名和域解析符。

請(qǐng)注意派生類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)，與以往的用法有所不同。以往，在派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中只需負(fù)責(zé)對(duì)其直接基類(lèi)初始化，再由其直接基類(lèi)負(fù)責(zé)對(duì)間接基類(lèi)初始化?，F(xiàn)在，由于虛基類(lèi)在派生類(lèi)中只有一份成員變量，所以對(duì)這份成員變量的初始化必須由派生類(lèi)直接給出。如果不由最后的派生類(lèi)直接對(duì)虛基類(lèi)初始化，而由虛基類(lèi)的直接派生類(lèi)（如類(lèi)B和類(lèi)C）對(duì)虛基類(lèi)初始化，就有可能由于在類(lèi)B和類(lèi)C的構(gòu)造函數(shù)中對(duì)虛基類(lèi)給出不同的初始化參數(shù)而產(chǎn)生矛盾。所以規(guī)定：在最后的派生類(lèi)中不僅要負(fù)責(zé)對(duì)其直接基類(lèi)進(jìn)行初始化，還要負(fù)責(zé)對(duì)虛基類(lèi)初始化。

有的讀者會(huì)提出：類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)通過(guò)初始化表調(diào)了虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)A，而類(lèi)B和類(lèi)C的構(gòu)造函數(shù)也通過(guò)初始化表調(diào)用了虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)A，這樣虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)豈非被調(diào)用了3次？大家不必過(guò)慮，C++編譯系統(tǒng)只執(zhí)行最后的派生類(lèi)對(duì)虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，而忽略虛基類(lèi)的其他派生類(lèi)（如類(lèi)B和類(lèi)C）對(duì)虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，這就保證了虛基類(lèi)的數(shù)據(jù)成員不會(huì)被多次初始化。

最后請(qǐng)注意：為了保證虛基類(lèi)在派生類(lèi)中只繼承一次，應(yīng)當(dāng)在該基類(lèi)的所有直接派生類(lèi)中聲明為虛基類(lèi)，否則仍然會(huì)出現(xiàn)對(duì)基類(lèi)的多次繼承。

可以看到：使用多重繼承時(shí)要十分小心，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)二義性問(wèn)題。上面的例子是簡(jiǎn)單的，如果派生的層次再多一些，多重繼承更復(fù)雜一些，程序員就很容易陷人迷 魂陣，程序的編寫(xiě)、調(diào)試和維護(hù)工作都會(huì)變得更加困難。因此很多程序員不提倡在程序中使用多重繼承，只有在比較簡(jiǎn)單和不易出現(xiàn)二義性的情況或?qū)嵲诒匾獣r(shí)才使用多重繼承，能用單一繼承解決的問(wèn)題就不要使用多重繼承。也正由于這個(gè)原因，C++之后的很多面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言（如Java、Smalltalk、C#、PHP等）并不支持多重繼承。