C++中的继承

一.继承的概念

继承(inheritance)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,承是类设计层次的复用

下面的student类中,Student是子类,也叫派生类,Person是父类,也叫基类

继承方式和访问限定符

1.public  2.private 3.protected

他们三三组合,共同构成了9中关系

但其实,真真用到的只有public继承与基类public,protected结合这两种关系,其他方式用的很少

二.基类和派生类赋值转换

两个不同类型的对象之间一般不能相互赋值,或者能相互赋值但是要发生类型转换,那么,一个子类和他的一个父类能相互转化吗,以一个例子为例

#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
   string _name;
   string _sex;
   int age;
}

class Student:public Person
{
public:
    int _No;
}

int main()
{
    Person a;
    Student b;
    
    a=b;//可以发生
    b=a;//不能发生
    
    return 0;
}

其中,Person是父类,Student是子类,子类对象可以赋值给父类,但是父类对象不能赋值给子类对象。其中子类对象赋值给父类叫做向上转换,反之,父类对象赋值给子类对象叫做向下转换,那么为什么向上转换可以,向下转换不行呢?

我们观察上图,显然,如果我们把Person对象赋值给Student对象,那么_No的值是什么,随机值吗?显然这是不行的,所以语法规定不能进行向下转换,那么向上转换自然就可行,因为子类的信息足够多,当然,也可以把子类看作是特殊的父类来理解。还有一点要注意,这里发生的赋值转化不是强制类型转化或者隐式类型转化,而是一种赋值兼容,或者叫切割,他的特点是会切割子类特有的部分,直接用子类中父类的那部分去进行拷贝,而不会产生临时变量,以下是证明

int main()
{
    int a=10;
    double& b=a;//会报错,因为会发生隐式类型的转换,产生临时变量,而临时变量具有常性,必须使用const double& 来接受,否则会因权限扩大而报错

    Person A;
    Student B;
    
    Person& pA=B;//不会报错,说明不是隐式类型的转换
    return 0;
}

还有我觉得比较有意思的一点是,如果我用父类的引用或指针去接受子类的对象,那么我们可以通过这个父类的指针或引用改变子类中父类的那部分成员变量,其实那样是给子类父类的那部分引用和指针

三.继承中的作用域

1. 在继承体系中 基类 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 print()
    {
        cout<<"person"<<endl;
    }

    int _num=100;
}

class student: public person
{
public:
    void print()
    {
        cout<<"studen"<<_num<<endl;
    }
    int _num=999;
}

int main()
{
    sudent s;
    s.print();
    
    return 0;
}

这其中,子类和父类能写相同的成员变量和函数吗,这是可以的,其实,编译器会首先在局部域找,然后分别是子类,父类,全局域寻找成员变量,如果找到,就会停止寻找,如果都找不到,就直接报错。所以如果直接打印_num,打印出的值应为999,这个就是隐藏,成员函数也是一样的,不过函数需特别注意,如果是下面的情况,也会报错

class person
{
public:
    void print(int)
    {
        cout<<"person"<<endl;
    }

    int _num=100;
}

class student: public person
{
public:
    void print()
    {
        cout<<"studen"<<_num<<endl;
    }
    int _num=999;
}

int main()
{
    sudent s;
    s.print(1);//也会报错,因为函数名相同,构成隐藏,如果,而父类中的print没有形参,就会报错
    
    return 0;
}

还有一点,请问子类中和父类中的同名函数是否构成函数重载,答案是否定的,因为构成函数重载的前提条件是在同一个域里面,他们构成的时隐藏或重定义。                                                                                                                                                                                                                 

四.派生类的默认成员函数

6 个默认成员函数, 默认 的意思就是指我们不写,编译器会变我们自动生成一个,那么在派生类
中,这几个成员函数是如何生成的呢?
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。
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。
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. 因为后续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 ( 这个我们后面会讲
) 。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。
class person
{
public:
    person(const string& s="",int age=0)
        :_name(s)
        ,_age(age)
    {}

    person(const person& p)
    :_name(p._name)
    ,_age(p._age)
    {}
       
    person& operator=(const person& p)
    {
        if(this!=&p)
        {
            _name=p._name;
            _age=p._age;
        }
        return *this;
    } 
    string _name;
    int _age;
};

class Student:public person
{
public:

    Student(const string& s,int age,int id)
        :person(s,age)//不能写成_name(s),_age(age),C++不允许分开写,而是把父类当做一个整体
        ,_id(id)
    {}
    Student(const Student& s)
        :person(s)//切片,同时不能不写,不写会调用默认构造,而不是拷贝构造
        ,_id(s._id)
    {}

    Student& operator=(const Student& s)
    {
        if(this!=&s)
        {
            person::operator=(s);//隐藏,要调用父类的同名函数,要指定类域
            _id=s._id;
        }

        return *this;
    }
    int _id;
};

int main()
{
    Student s("lijian",18,1234556);
    return 0;
}

五.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

六. 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

七.复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

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。
菱形继承的问题:从下面的对象成员模型构造,可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。
Assistant 的对象中 Person 成员会有两份。
struct A
{
	int _a=1;
};
struct B : A
{
	int _b = 2;
};
struct C : A
{
	int _c = 3;
};
struct D :B, C
{
	int _d=4;
};

int main()
{
    D a;
    a._a=2;//在父类B和C中,都有一个_a,编译器不至道防问谁,解决办法,指定类域,改为a.B::_a=2或a.C::_a=2,这就是二义性问题,虽然可以这样解决,但是数据冗余无法解决
    
    return 0;
}
    

为解决该问题,C++引入了虚继承,以下是实例

struct A
{
	int _a=1;
};
struct B : virtual A//注意,关键字virtual在继承交点处的前面写
{
	int _b = 2;
};
struct C : virtual A
{
	int _c = 3;
};
struct D :B, C
{
	int _d=4;
};

int main()
{
    D a;
    a._a=2;
    
    return 0;
}
虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理
为了研究虚拟继承原理,我们给出了一个简化的菱形继承继承体系,再借助 内存窗口观察对象成
员的模型。
下图是菱形虚拟继承的内存对象成员模型: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 C ,那么 B C 如何去找到公共的 A 呢? 这里是通过了 B 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
下面是上面的 Person 关系菱形虚拟继承的原理解释:
那么为什么存储偏移量地址,而不直接存储偏移量呢,原因是我们只考虑到了最简单的场景,在我们所举的例子中,只有一个公共的类A,而实际上,可能不只一个,所以引入了虚基表,让他能存储更多的信息,这也是我们看到虚基表指针指向的地址存储的是0,而他的下一个位置才是偏移量的原因,那些都是预留的空间,方便存储更多的信息
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值