一文帶你吃透C++繼承
更新時間：2023年06月06日 09:44:57 作者：披星戴月的賈維斯
繼承是C++語言的一個重要特性，繼承使得軟件（代碼）復用變得簡單、易行，可以通過繼承復用已有的程序資源，縮短軟件開發(fā)的周期，本就帶大家吃透C++繼承,需要的朋友可以參考下
??1、繼承的概念及定義
??1.1繼承的概念
繼承(inheritance)機制是面向對象程序設計使代碼可以復用的最重要的手段，它允許程序員在保持原有類特性的基礎上進行擴展，增加功能，這樣產生新的類，稱派生類。繼承呈現了面向對象程序設計的層次結構，體現了由簡單到復雜的認知過程。以前我們接觸的復用都是函數復用，繼承是類設計層次的復用。
繼承&組合(也稱合成): 是C++實現代碼重用的2種主要方法。
??1.2圖解繼承例子
代碼示例：
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "jojo"; // 姓名
int _age = 18; // 年齡
};
// 繼承后父類的Person的成員（成員函數+成員變量）都會變成子類的一部分。這里體現出了Student和
//Teacher復用了Person的成員。下面我們使用監(jiān)視窗口查看Student和Teacher對象，可以看到變量的復用。
//調用Print可以看到成員函數的復用。
class Student : public Person
{
private:
int _stuid; // 學號
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobId; // 工號
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}??1.3 繼承的語法形式
??1.3.1繼承基類成員訪問方式的變化
總結：
- 基類private成員在派生類中無論以什么方式繼承都是不可見的。這里的不可見是指基類的私有成員還是被繼承到了派生類對象中，但是語法上限制派生類對象不管在類里面還是類外面都不能去訪問它。
- 基類private成員在派生類中是不能被訪問，如果基類成員不想在類外直接被訪問，但需要在派生類中能訪問，就定義為protected。可以看出保護成員限定符是因繼承才出現的
- 使用關鍵字class時默認的繼承方式是private，使用struct時默認的繼承方式是public，不過最好顯示的寫出繼承方式。
- 在實際運用中一般使用都是public繼承，幾乎很少使用protetced/private繼承。
- 如果不想讓一個類作為其它類的基類，可以用final關鍵字阻止它被繼承。
??2、 基類&派生類的關系
通過繼承，派生類擁有了基類的數據成員和函數成員。
??派生類在基類的基礎上可實施以下改變??：
- 增加新的成員（數據+函數）。
- 重載(overload)基類的函數成員。
- 重定義(override,覆蓋)基類已有的函數成員。
- 改變基類成員在派生類中的訪問屬性。
??派生類不能繼承基類的以下內容??：
1）析構函數。
2) 基類的友元函數。
3）靜態(tài)成員（數據+函數）
4）針對基類定義的一些特殊運算符，如new等。
注意：
派生類繼承了基類的所有成員，但派生類能夠直接訪問從基類繼承來的公有和保護成員，且只能通過這兩類成員訪問從基類繼承來的私有成員。
??3、基類和派生類對象賦值兼容轉換
- 派生類對象 可以賦值給 基類的對象 / 基類的指針 / 基類的引用。這里有個形象的說法叫切片或者切割。寓意把派生類中父類那部分切來賦值過去。
- 基類對象不能賦值給派生類對象。
- 基類的指針可以通過強制類型轉換賦值給派生類的指針。但是必須是基類的指針是指向派生類對象時才是安全的。這里基類如果是多態(tài)類型，可以使用RTTI(Run-Time Type Information)的dynamic_cast 來進行識別后進行安全轉換。
- 基類和派生類的賦值轉換的基礎是建立在公有繼承的基礎上的
- 引用類型通常是用.來訪問的，指針類型的訪問就要通過->
代碼示例：
class Person
{
protected:
string _name; // 姓名
string _sex; // 性別
int _age; // 年齡
};
class Student : public Person
{
public:
int _No; // 學號
};
int main()
{
Student sobj;
// 1.子類對象可以賦值給父類對象/指針/引用
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
//2.基類對象不能賦值給派生類對象
//sobj = pobj；這邊會報錯
// 3.基類的指針可以通過強制類型轉換賦值給派生類的指針
pp = &sobj;
Student * ps1 = (Student*)pp; // 這種情況轉換時可以的。
ps1->_No = 10;
pp = &pobj;
Student* ps2 = (Student*)pp; // 這種情況轉換時雖然可以，但是會存在越界訪問的問題
ps2->_No = 10;
}??4、繼承中的作用域
- 在繼承體系中基類和派生類都有獨立的作用域。
- 子類和父類中有同名成員，子類成員將屏蔽父類對同名成員的直接訪問，這種情況叫隱藏，也叫重定義。（在子類成員函數中，可以使用 基類::基類成員 顯示訪問）
- 需要注意的是如果是成員函數的隱藏，只需要函數名相同就構成隱藏。
- 注意在實際中在繼承體系里面最好不要定義同名的成員。
隱藏關系代碼舉例：
class Base { //基類
public:
Base(int a = 0) { k = a; }
int k; //為演示,將數據成員聲明為公有
void fn1() { cout << "Base::fn1()" << endl; }
void fn2() { cout << "Base::fn2()" << endl; }
};
class Derived : public Base { //派生類
public:
void fn1() { cout << "Devired::fn1()" << endl; }//構成隱藏
void fn2() { cout << "Devired::fn2()" << endl; }
//如果我們想訪問基類的fn1函數可以指定作用域
};
int main() {
Derived d;
cout << "k=" << d.k << endl;
d.fn1();
d.fn2();
d.Base::fn1();
}??5、派生類的默認成員函數
- 派生類的構造函數必須調用基類的構造函數初始化基類的那一部分成員。如果基類沒有默認的構造函數，則必須在派生類構造函數的初始化列表階段顯示調用.
- 派生類的拷貝構造函數必須調用基類的拷貝構造完成基類的拷貝初始化
- 派生類的operator=必須要調用基類的operator=完成基類的復制
- 派生類的析構函數會在被調用完成后自動調用基類的析構函數清理基類成員。因為這樣才能保證派生類對象先清理派生類成員再清理基類成員的順序。
- 派生類對象初始化先調用基類構造再調派生類構造
- 派生類對象析構清理先調用派生類析構再調基類的析構。
已知父類代碼Person如下：
class Person
{
public:
Person(const char* name = "peter")//有參的構造函數
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
Person(const Person& p)//Person給拷貝構造函數
: _name(p._name)
{
cout << "Person(const Person& p)" << endl;
}
Person& operator=(const Person& p)//operator重載=
{
cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;
if (this != &p)
_name = p._name;
return *this;
}
~Person()//析構函數
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; // 姓名
};如何實現子類的拷貝構造？派生類的拷貝構造函數必須調用基類的拷貝構造完成基類的拷貝初始化
子類有一個Int 類型的成員_num。
子類完整代碼示例：
class Student : public Person
{
public:
Student(const char* name, int num)
: Person(name)
, _num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
Student(const Student& s)
: Person(s)
, _num(s._num)
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
Student& operator = (const Student& s)
{
cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
if (this != &s)
{
Person::operator =(s);
_num = s._num;
}
return *this;
}
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num; //學號
};- 子類里面要不要顯示調用父類析構函數的問題？
答案是不用，因為父子類的析構函數構成隱藏關系，子類會自動調用父類的析構函數。
析構名稱會被統一處理成destructor()
- 如何設計一個不能被繼承的類？
答案：構造函數私有，這樣子類就無法初始化基類對象，從而不能被繼承。
- 派生類對象的構造和析構順序
派生類對象的構造順序:
步驟1：先構造基類；
步驟2：再構造對象成員；
步驟3：最后構造派生類自身；
- 派生類什么時候可以不定義構造函數？
當基類 和 所有 對象成員具有無參構造函數時！
無參構造函數細分為3種情況: (1)沒有定義任何構造函數; (2)具有[重定義的]無參構造函數; (3)具有缺省參數的構造函數。
- 派生類什么時候“必須”定義構造函數？
答案：當基類或對象成員所屬類只含有帶參數的構造函數時。即使派生類本身沒有數據成員要初始化，它也必須定義構造函數！以“構造函數初始化列表”的方式向基類和對象成員的構造函數傳遞參數，以實現基類子對象和對象成員的初始化。
??6、繼承與友元、靜態(tài)函數
友元關系不能繼承，也就是說基類友元不能訪問子類私有和保護成員
**如果一個類繼承了其它類，則它聲明的友元也只能訪問它自己的全體成員，以及從基類繼承到的public和protected成員。**而它的基類和派生類并不認可這種友元關系，按照規(guī)則只能訪問公有成員。
繼承和靜態(tài)的關系：
- 基類定義了static靜態(tài)成員，則整個繼承體系里面只有一個這樣的成員。無論派生出多少個子類，都只有一個static成員實例 。
- 基類靜態(tài)成員為繼承層次結構所有類共享；
代碼示例：
class Person
{
public :
Person () {++ _count ;}
protected :
string _name ; // 姓名
public :
static int _count; // 統計人的個數。
};
int Person :: _count = 0;
class Student : public Person
{
protected :
int _stuNum ; // 學號
};
class Graduate : public Student
{
protected :
string _seminarCourse ; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
Student s1 ;
Student s2 ;
Student s3 ;
Graduate s4 ;
cout <<" 人數 :"<< Person ::_count << endl;
Student ::_count = 0;
cout <<" 人數 :"<< Person ::_count << endl;
}??7、復雜的菱形繼承及菱形虛擬繼承
單繼承：一個子類只有一個直接父類時稱這個繼承關系為單繼承
多繼承：一個子類有兩個或以上直接父類時稱這個繼承關系為多繼承
菱形繼承：菱形繼承是多繼承的一種特殊情況。
菱形繼承的問題：從下面的對象成員模型構造，可以看出菱形繼承有數據冗余和二義性的問題。在Assistant的對象中Person成員會有兩份。
需要顯示指定訪問哪個父類的成員可以解決二義性問題
class Person
{
public:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
int _num; //學號
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _id; // 職工編號
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
string _majorCourse; // 主修課程
};
void Test()
{
// 這樣會有二義性無法明確知道訪問的是哪一個
Assistant a;
//a._name = "peter";
// 需要顯示指定訪問哪個父類的成員可以解決二義性問題，但是數據冗余問題無法解決
a.Student::_name = "xxx";
a.Teacher::_name = "yyy";
}解決二義性的方法除了指定訪問的父類，也可以通過虛擬繼承.
虛擬基類：使得派生類中只存在同一基類的一份拷貝，解決了基類 數據成員的二義性問題；
??虛擬繼承的定義??
舉例：
class Student: virtual public Person{……} //Person為虛基類
class Employee: virtual public Person{……} //Person為虛基類
class StuEmployee:public Student,public Employee{……}代碼示例：
class A {
public:
void vf() {
cout<<"I come from class A"<<endl; }
};
class B: virtual public A{ };
class C: virtual public A{ };
class D: public B, public C{ };
void main(){
D d;
d.vf(); // 正確
}繼承關系如圖所示——虛基類！
??總結
本文和大家總結了C++繼承的幾個要點，從繼承的概念、定義出發(fā)，再到基類和派生類之間的關系，賦值兼容轉換，再到繼承中的作用域、成員函數等，再淺談了C++的復雜菱形繼承等，希望本文對大家有所幫助！
以上就是一文帶你吃透C++繼承的詳細內容，更多關于C++ 繼承的資料請關注腳本之家其它相關文章！
相關文章
這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用C++實現一個簡單的生產者-消費者隊列，文中的示例代碼講解詳細，感興趣的小伙伴可以了解一下2023-04-04
這篇文章主要介紹了C++實現LeetCode(111.二叉樹的最小深度),本篇文章通過簡要的案例,講解了該項技術的了解與使用,以下就是詳細內容,需要的朋友可以參考下2021-07-07
這篇文章主要為大家詳細介紹了C++實現圖書館案例，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-06-06
這篇文章主要介紹了C++ 中函數重載、覆蓋與隱藏詳解的相關資料,需要的朋友可以參考下2017-05-05
下面小編就為大家?guī)硪黄狢++ string 字符串查找匹配實例代碼。小編覺得挺不錯的，現在就分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧2016-10-10
這篇文章主要介紹了 c語言排序之歸并排序，歸并就是把兩個或多個序列合并，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下2022-05-05
圣誕節(jié)快到了,本文用Matlab繪制了圣誕樹祝你們圣誕節(jié)快樂,所以下面這篇文章主要給大家介紹了關于如何利用Matlab制作一個賊簡單的粒子圣誕樹,需要的朋友可以參考下2022-12-12
這篇文章主要介紹了C語言模擬實現通訊錄程序過程，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習吧2023-02-02
這篇文章主要為大家詳細介紹了QT實現提示右下角冒泡效果，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2020-08-08
本篇文章是對Linux下的時間函數:設置以及獲取時間的方法進行了詳細的分析介紹，需要的朋友參考下2013-05-05