一文帶你吃透C++繼承
??1、繼承的概念及定義
??1.1繼承的概念
繼承(inheritance)機(jī)制是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使代碼可以復(fù)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(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加功能，這樣產(chǎn)生新的類，稱派生類。繼承呈現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程。以前我們接觸的復(fù)用都是函數(shù)復(fù)用，繼承是類設(shè)計(jì)層次的復(fù)用。
繼承&組合(也稱合成): 是C++實(shí)現(xiàn)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(shù)+成員變量）都會(huì)變成子類的一部分。這里體現(xiàn)出了Student和
//Teacher復(fù)用了Person的成員。下面我們使用監(jiān)視窗口查看Student和Teacher對(duì)象，可以看到變量的復(fù)用。
//調(diào)用Print可以看到成員函數(shù)的復(fù)用。
class Student : public Person
{
private:
int _stuid; // 學(xué)號(hào)
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobId; // 工號(hào)
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}??1.3 繼承的語(yǔ)法形式
??1.3.1繼承基類成員訪問(wèn)方式的變化
總結(jié)：
- 基類private成員在派生類中無(wú)論以什么方式繼承都是不可見(jiàn)的。這里的不可見(jiàn)是指基類的私有成員還是被繼承到了派生類對(duì)象中，但是語(yǔ)法上限制派生類對(duì)象不管在類里面還是類外面都不能去訪問(wèn)它。
- 基類private成員在派生類中是不能被訪問(wèn)，如果基類成員不想在類外直接被訪問(wèn)，但需要在派生類中能訪問(wèn)，就定義為protected。可以看出保護(hù)成員限定符是因繼承才出現(xiàn)的
- 使用關(guān)鍵字class時(shí)默認(rèn)的繼承方式是private，使用struct時(shí)默認(rèn)的繼承方式是public，不過(guò)最好顯示的寫(xiě)出繼承方式。
- 在實(shí)際運(yùn)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(gè)類作為其它類的基類，可以用final關(guān)鍵字阻止它被繼承。
??2、 基類&派生類的關(guān)系
通過(guò)繼承，派生類擁有了基類的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員。
??派生類在基類的基礎(chǔ)上可實(shí)施以下改變??：
- 增加新的成員（數(shù)據(jù)+函數(shù)）。
- 重載(overload)基類的函數(shù)成員。
- 重定義(override,覆蓋)基類已有的函數(shù)成員。
- 改變基類成員在派生類中的訪問(wèn)屬性。
??派生類不能繼承基類的以下內(nèi)容??：
1）析構(gòu)函數(shù)。
2) 基類的友元函數(shù)。
3）靜態(tài)成員（數(shù)據(jù)+函數(shù)）
4）針對(duì)基類定義的一些特殊運(yùn)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(wèn)從基類繼承來(lái)的公有和保護(hù)成員，且只能通過(guò)這兩類成員訪問(wèn)從基類繼承來(lái)的私有成員。
??3、基類和派生類對(duì)象賦值兼容轉(zhuǎn)換
- 派生類對(duì)象 可以賦值給 基類的對(duì)象 / 基類的指針 / 基類的引用。這里有個(gè)形象的說(shuō)法叫切片或者切割。寓意把派生類中父類那部分切來(lái)賦值過(guò)去。
- 基類對(duì)象不能賦值給派生類對(duì)象。
- 基類的指針可以通過(guò)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)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(duì)象時(shí)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(lái)進(jìn)行識(shí)別后進(jìn)行安全轉(zhuǎn)換。
- 基類和派生類的賦值轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是建立在公有繼承的基礎(chǔ)上的
- 引用類型通常是用.來(lái)訪問(wèn)的，指針類型的訪問(wèn)就要通過(guò)->
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(xué)號(hào)
};
int main()
{
Student sobj;
// 1.子類對(duì)象可以賦值給父類對(duì)象/指針/引用
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
//2.基類對(duì)象不能賦值給派生類對(duì)象
//sobj = pobj；這邊會(huì)報(bào)錯(cuò)
// 3.基類的指針可以通過(guò)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換賦值給派生類的指針
pp = &sobj;
Student * ps1 = (Student*)pp; // 這種情況轉(zhuǎn)換時(shí)可以的。
ps1->_No = 10;
pp = &pobj;
Student* ps2 = (Student*)pp; // 這種情況轉(zhuǎn)換時(shí)雖然可以，但是會(huì)存在越界訪問(wèn)的問(wèn)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(dú)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(duì)同名成員的直接訪問(wèn)，這種情況叫隱藏，也叫重定義。（在子類成員函數(shù)中，可以使用 基類::基類成員 顯示訪問(wèn)）
- 需要注意的是如果是成員函數(shù)的隱藏，只需要函數(shù)名相同就構(gòu)成隱藏。
- 注意在實(shí)際中在繼承體系里面最好不要定義同名的成員。
隱藏關(guān)系代碼舉例：
class Base { //基類
public:
Base(int a = 0) { k = a; }
int k; //為演示,將數(shù)據(jù)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(gòu)成隱藏
void fn2() { cout << "Devired::fn2()" << endl; }
//如果我們想訪問(wèn)基類的fn1函數(shù)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(rèn)成員函數(shù)
- 派生類的構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)初始化基類的那一部分成員。如果基類沒(méi)有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類構(gòu)造函數(shù)的初始化列表階段顯示調(diào)用.
- 派生類的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造完成基類的拷貝初始化
- 派生類的operator=必須要調(diào)用基類的operator=完成基類的復(fù)制
- 派生類的析構(gòu)函數(shù)會(huì)在被調(diào)用完成后自動(dòng)調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)清理基類成員。因?yàn)檫@樣才能保證派生類對(duì)象先清理派生類成員再清理基類成員的順序。
- 派生類對(duì)象初始化先調(diào)用基類構(gòu)造再調(diào)派生類構(gòu)造
- 派生類對(duì)象析構(gòu)清理先調(diào)用派生類析構(gòu)再調(diào)基類的析構(gòu)。
已知父類代碼Person如下：
class Person
{
public:
Person(const char* name = "peter")//有參的構(gòu)造函數(shù)
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
Person(const Person& p)//Person給拷貝構(gòu)造函數(shù)
: _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(gòu)函數(shù)
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; // 姓名
};如何實(shí)現(xiàn)子類的拷貝構(gòu)造？派生類的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造完成基類的拷貝初始化
子類有一個(gè)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(xué)號(hào)
};- 子類里面要不要顯示調(diào)用父類析構(gòu)函數(shù)的問(wèn)題？
答案是不用，因?yàn)楦缸宇惖奈鰳?gòu)函數(shù)構(gòu)成隱藏關(guān)系，子類會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)。
析構(gòu)名稱會(huì)被統(tǒng)一處理成destructor()
- 如何設(shè)計(jì)一個(gè)不能被繼承的類？
答案：構(gòu)造函數(shù)私有，這樣子類就無(wú)法初始化基類對(duì)象，從而不能被繼承。
- 派生類對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)順序
派生類對(duì)象的構(gòu)造順序:
步驟1：先構(gòu)造基類；
步驟2：再構(gòu)造對(duì)象成員；
步驟3：最后構(gòu)造派生類自身；
- 派生類什么時(shí)候可以不定義構(gòu)造函數(shù)？
當(dāng)基類 和 所有 對(duì)象成員具有無(wú)參構(gòu)造函數(shù)時(shí)！
無(wú)參構(gòu)造函數(shù)細(xì)分為3種情況: (1)沒(méi)有定義任何構(gòu)造函數(shù); (2)具有[重定義的]無(wú)參構(gòu)造函數(shù); (3)具有缺省參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。
- 派生類什么時(shí)候“必須”定義構(gòu)造函數(shù)？
答案：當(dāng)基類或?qū)ο蟪蓡T所屬類只含有帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)時(shí)。即使派生類本身沒(méi)有數(shù)據(jù)成員要初始化，它也必須定義構(gòu)造函數(shù)！以“構(gòu)造函數(shù)初始化列表”的方式向基類和對(duì)象成員的構(gòu)造函數(shù)傳遞參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)基類子對(duì)象和對(duì)象成員的初始化。
??6、繼承與友元、靜態(tài)函數(shù)
友元關(guān)系不能繼承，也就是說(shuō)基類友元不能訪問(wèn)子類私有和保護(hù)成員
**如果一個(gè)類繼承了其它類，則它聲明的友元也只能訪問(wèn)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(rèn)可這種友元關(guān)系，按照規(guī)則只能訪問(wèn)公有成員。
繼承和靜態(tài)的關(guān)系：
- 基類定義了static靜態(tài)成員，則整個(gè)繼承體系里面只有一個(gè)這樣的成員。無(wú)論派生出多少個(gè)子類，都只有一個(gè)static成員實(shí)例 。
- 基類靜態(tài)成員為繼承層次結(jié)構(gòu)所有類共享；
代碼示例：
class Person
{
public :
Person () {++ _count ;}
protected :
string _name ; // 姓名
public :
static int _count; // 統(tǒng)計(jì)人的個(gè)數(shù)。
};
int Person :: _count = 0;
class Student : public Person
{
protected :
int _stuNum ; // 學(xué)號(hào)
};
class Graduate : public Student
{
protected :
string _seminarCourse ; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
Student s1 ;
Student s2 ;
Student s3 ;
Graduate s4 ;
cout <<" 人數(shù) :"<< Person ::_count << endl;
Student ::_count = 0;
cout <<" 人數(shù) :"<< Person ::_count << endl;
}??7、復(fù)雜的菱形繼承及菱形虛擬繼承
單繼承：一個(gè)子類只有一個(gè)直接父類時(shí)稱這個(gè)繼承關(guān)系為單繼承
多繼承：一個(gè)子類有兩個(gè)或以上直接父類時(shí)稱這個(gè)繼承關(guān)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(wèn)題：從下面的對(duì)象成員模型構(gòu)造，可以看出菱形繼承有數(shù)據(jù)冗余和二義性的問(wèn)題。在Assistant的對(duì)象中Person成員會(huì)有兩份。
需要顯示指定訪問(wèn)哪個(gè)父類的成員可以解決二義性問(wèn)題
class Person
{
public:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
int _num; //學(xué)號(hào)
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _id; // 職工編號(hào)
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
string _majorCourse; // 主修課程
};
void Test()
{
// 這樣會(huì)有二義性無(wú)法明確知道訪問(wèn)的是哪一個(gè)
Assistant a;
//a._name = "peter";
// 需要顯示指定訪問(wèn)哪個(gè)父類的成員可以解決二義性問(wèn)題，但是數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題無(wú)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(wèn)的父類，也可以通過(guò)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(shù)據(jù)成員的二義性問(wèn)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(guān)系如圖所示——虛基類！
??總結(jié)
本文和大家總結(jié)了C++繼承的幾個(gè)要點(diǎn)，從繼承的概念、定義出發(fā)，再到基類和派生類之間的關(guān)系，賦值兼容轉(zhuǎn)換，再到繼承中的作用域、成員函數(shù)等，再淺談了C++的復(fù)雜菱形繼承等，希望本文對(duì)大家有所幫助！
以上就是一文帶你吃透C++繼承的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++ 繼承的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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