王的遗产——继承和派生(一)

什么是继承和派生

父亲“派生”出儿子
儿子“继承”自父亲
派生和派生,本质是相同的,只是从不同的角度来描述。

继承和派生在UML中的表示
在这里插入图片描述
注意:
“空心三角箭头”,从子类【派生的类】指向父类【被继承的类】
父类,也称为“基类”

除了“构造函数”和“析构函数”,
父类的所有成员函数,以及数据成员,都会被子类继承!

在这里插入图片描述

Father.h

#pragma once
#include <string>

using namespace std;

class Father
{
public:
	Father(const char*name, int age);
	~Father();

	string getName();
	int getAge();
	string description();

private:
	int age;
	string name;
};

Father.cpp

#include "Father.h"
#include <sstream>	//使用流来对字符进行输出
#include <iostream>


Father::Father(const char*name, int age)
{
	cout << __FUNCTION__ << endl;
	this->name = name;
	this->age = age;
}


Father::~Father()
{
}

string Father::getName() const{
	return name;
}

int Father::getAge() const{
	return age;
}

string Father::description() const{
	stringstream ret;	//sstream头文件
	ret << "name:" << name << " age:" << age; 
	return ret.str();
}

Son.h

#pragma once
#include "Father.h"

class Son : public Father {	//使用public方式继承Father类
public:
	Son(const char *name, int age, const char *game);
	~Son();
	string getGame();
	string description();
private:
	string game;
};

Son.cpp

#include "Son.h"
#include <iostream>
#include <sstream>

// 创建Son对象时, 会调用构造函数!
// 会先调用父类的构造函数, 用来初始化从父类继承的数据(毕竟先有你爹才能有你) 
// 再调用自己的构造函数, 用来初始化自己定义的数据
Son::Son(const char *name, int age, const char *game) : Father(name, age) {
	cout << __FUNCTION__ << endl;

	// 如果没有在初始化列表进行父类的构造函数, 那就会自动调用父类的默认构造函数!!!
	this->game = game;
}

Son::~Son() {

}

string Son::getGame() {
	return game;
}

string Son::description() {
	stringstream ret;

	// 子类的成员函数中, 不能访问从父类继承的private成员
	ret << "name:" << getName() << " age:" << getAge()
		<< " game:" << game;
	return ret.str();
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "Father.h"
#include "Son.h"

int main(void) {
	Father wjl("王健林", 68);
	Son wsc("王思聪", 32, "电竞");

	cout << wjl.description() << endl;

	// 子类对象调用方法时, 先在自己定义的方法中去寻找, 如果有, 就调用自己定义的方法
	// 如果找不到, 就到父类的方法中去找, 如果有, 就调用父类的这个同名方法
	// 如果还是找不到, 就是发生错误!
	cout << wsc.description() << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

注意:
子类, 一般会添加自己的数据成员/成员函数,
或者, 重新定义从父类继承的方法!!! 子类对象就会调用自己重新定义的方法, 不会调用父类的同名方法

派生类(子类)对象的内存分布

设置vs编译器:
在命令行中添加选项:(打印指定类的内存分布:类名自行修改
/d1 reportSingleClassLayoutFather
/d1 reportSingleClassLayoutSon
在这里插入图片描述
重新生成:
在这里插入图片描述
由此可以看出:
成员函数,不占用对象的内存空间,但是也被子类继承了!!!
在这里插入图片描述

protected(保护)访问权限

为什么要使用protected访问权限?
子类的成员函数中,不能直接访问父类的private成员,这些成员已经被继承下来了,但是却不能访问。
只有通过父类的public函数来间接访问,不是很方便。
比如,刚才Demo中Father类中的name和age成员。

解决方案:
把name和age定义为protected访问访问权限。

效果:
Son类的成员函数中,可以直接访问它的父类的protected成员。
但是在外部,别人又不能直接通过Son对象来访问这些成员。

一个类, 如果希望, 它的成员, 可以被自己的子类(派生类)直接访问,
但是, 又不想被外部访问那么就可以把这些成员, 定义为 protected访问权限!!!

访问权限总结:

public:
外部可以直接访问.
可以通过对象来访问这个成员
Fahter wjl(“王健林”, 65);
wjl.getName();

private:
外部不可以访问
自己的成员函数内, 可以访问
Fahter wjl(“王健林”, 65);
wjl.name; // 错误!!!
Father内的所有成员函数内, 可以直接访问name

protected:
protected和private非常相似
和private的唯一区别:
protecte: 子类的成员函数中可以直接访问
private: 子类的成员函数中不可以访问

派生和继承的各种方式

public(公有)继承 [使用最频繁]
父类中定义的成员(数据成员和函数成员)被继承后,访问权限不变!
public --> public
protected --> protected
private --> private

private(私有)继承
父类中定义的成员(数据成员和函数成员)被继承后,访问权限都变成private
public --> private
protected --> private
private --> private

protected(保护)继承
public --> protected
protected --> protected
private --> private

小结:
public 继承全不变
private继承全变私
protected继承只把public降级为protected

什么时候使用继承和派生

1)准备实现多个类,但是这些类在现实世界中有某种特殊关系(比如:类别与子类别的关系)
例如:人 女人 男人
如果完全独立的实现这3个类,将有很多重复代码,而且不利于以后的维护。

2)准备构建一个类,但是这个类与已经开发好的某个类非常相似,而且在现实世界中具有某种特殊关系(比如:类别与子类别的关系)。
如果全部重新写这个新类,效率较低,因为有很多东西已经在这个已有的类中实现了。

3)对多个已经实现的类(这些类有某种特殊关系),进行重构。
一般在前两种情况使用,第3种(重构)是不得而为之。

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