C++继承

关注

原创 2025-10-11 16:26:30 737 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Cpp_继承一、继承的基本概念第一级抽象：从具体的对象抽象出共同的属性和行为。学生：姓名、年龄、学号、吃饭、睡觉、学习教师：姓名、年龄、工资、吃饭、睡觉、授课第二级抽象：将类型之间共性抽取出来形成超集，将类型之间的个性具体化的不同子集中。人类：姓名、年龄、吃饭、睡觉 - 超集体现共性 - 基类 | 派生 ^ 学生是人类的一部分：学号、学习 \ 子集 - 子类 V 阅读详情

1.继承的概念和定义

1.1概念

继承机制是面向对象程序设计中使代码可以复用的最重要的手段，他允许程序员在父类特性的基础上进行扩展，增加功能，形成新的类。继承是类设计层次的复用。

class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18; // 年龄
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}

1.2定义

定义格式：class 派生类：继承方式基类{…}；

继承方式和访问限定符有以下

继承基类成员访问方式的变化

巧记：

public>protected>private,取小的

基类的private成员在派生类中都不可见，但不是没有继承（类里面外面都不可以用，即父类私有成员子类无论什么继承方式都无法继承）

注：class默认继承方式是private,struct的默认继承方式是public

常用的两种：

class Person
{
public :
void Print ()
{
cout<<_name <<endl;
}
protected :
string _name ; // 姓名
private :
int _age ; // 年龄
};
//class Student : protected Person
//class Student : private Person
class Student : public Person
{
protected :
int _stunum ; // 学号
};

2.基类和派生类对象赋值转换

子类对象可以赋值给父类对象/引用/指针,俗称为切片，切割

父类对象不能赋值给子类对象，但是父类指针和引用可以通过强制类型转换赋值给子类的指针和引用。

赋值兼容转换（切片），不会产生临时变量。

class Person
{
protected :
string _name; // 姓名
string _sex; // 性别
int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public :
int _No ; // 学号
};
void Test ()
{
Student sobj ;
// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
Person pobj = sobj ;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
//2.基类对象不能赋值给派生类对象
sobj = pobj;
// 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
pp = &sobj
Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。
ps1->_No = 10;
pp = &pobj;
Student* ps2 = (Student*)pp; // 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问
题
ps2->_No = 10;
}

3.继承中的作用域

在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。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）

注：如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏。在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。

成员函数在同一个类里可以同名，构成重载，但成员变量不能。

// B中的fun和A中的fun不是构成重载，因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏，成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:
void fun()
{
cout << "func()" << endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void fun(int i)
{
A::fun();
cout << "func(int i)->" <<i<<endl;
}
};
void Test()

{
B b;
b.fun(10);
};

4.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，编译器会帮我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个成员函数是怎么生成的呢？

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。

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。

class Person
{
public :
Person(const char* name = "peter")
: _name(name )
{
}
Person(const Person& p)
: _name(p._name)
{
}
Person& operator=(const Person& p )
{
if (this != &p)
_name = p ._name;
return *this ;
}
~Person()
{
}
protected :
string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public :
Student(const char* name, int num)
: Person(name )
, _num(num )
{
}
Student(const Student& s)
: Person(s)
, _num(s ._num)
{
}
Student& operator = (const Student& s )
{
if (this != &s)
{
Person::operator =(s);
_num = s ._num;
}
return *this ;
}
~Student()
{
}
protected :
int _num ; //学号
}

5.继承和友元，静态成员

1.友元关系不能继承，基类友元不能访问子类私有和保护成员

2.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。

静态成员属于基类和派生类，在派生类中不会单独拷贝一份。但继承了使用权

静态成员一定是不被包含在对象中，只属于类本身

6.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。

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。

在Assistant的对象中Person成员会有两份。

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如下面Student和Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。

class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
Assistant a ;
a._name = "peter";
}

需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用。

虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

class A
{
public: int _a;
};
class B : virtual public A
{
public: int _b;
};
class C : virtual public A
{
public: int _c;
};
class D : public B, public C
{
public: int _d;
};
int main()
{
D d; d.B::_a = 1;
d.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;}

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和C，那么B和C如何去找到公共的A？

这里是通过了B和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。从而计算出a在对象中的地址。

例题：

7.继承的总结与反思

1. C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，菱形虚拟继承，底层实现很复杂。一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。
2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。
3. 继承和组合
public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。例如植物-花
组合是一种has-a的关系，例如轮胎-车
既是is-a,又是has-a,建议用组合，更符合is-a,用继承。
class c
{};
class d:public c
{};//继承
class e
{
private:
c _cc;//组合
}
优先使用对象组合，而不是类继承。
继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的内部细节对子类可见。继承一定程度破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。
对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。