【C++】一文了解继承

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前言

前面的文章我们已经学习了很多关于C++语法的知识，今天我们主要来介绍一下C++中关于继承的知识，有了继承，我们的C++程序可以更加简便的实现代码的复用。

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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，它允许我们在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加方法(成员函数)和属性(成员变量)，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。以前我们接触的函数层次的复用，继承是类设计层次的复用。

二、继承的定义

2.1 定义格式

下面是一个Student类继承Person类的定义方式

2.2 继承基类成员访问方式的变化

1.基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的，这里的不可见是指基类的私有成员还是被继承到了派生类对象中，但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面都不能去访问它。

2. 基类private成员在派生类中是不能被访问，如果基类成员不想在类外直接被访问，但需要在派生类中能访问，就定义为protected。

3. 基类的私有成员在派生类都是不可见。基类的其他成员在派生类的访问方式==Min(成员在基类的访问限定符，继承方式)，public >protected>private。

4. 使用关键字class时默认的继承方式是private，使用struct时默认的继承方式是public。

5. 在实际运用中⼀般使用都是public继承，几乎很少使用protetced/private继承，也不提倡使用protetced/private继承，因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里面使面，实际中扩展维护性不强。

2.3 继承类模板

基类是类模板时，需要指定⼀下类域， 否则编译报错:error C3861: “push_back”: 找不到标识符
因为stack实例化时，也实例化vector了 但是模版是按需实例化，push_back等成员函数未实例化，所以找不到
代码如下（示例）：

template<class T>
 class stack : public std::vector<T>
 {
 public:
 void push(const T& x)
 {
 vector<T>::push_back(x);
 //push_back(x);
 }
 void pop()
 {
 vector<T>::pop_back();
 }
 const T& top()
 {
 return vector<T>::back();
 }
 bool empty()
 {
 return vector<T>::empty();
 }
 };
}

2.4 基类和派生类间的转换

public继承的派生类对象可以赋值给基类的指针/基类的引用。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中基类那部分切出来，基类指针或引用指向的是派生类中切出来的基类那部分。

基类对象不能赋值给派生类对象。

基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须是基类的指针是指向派⽣类对象时才是安全的。

class Person
{
protected :
 	string _name; // 姓名 
 	string _sex; // 性别 
	int _age; // 年龄 
};
class Student : public Person
{
public :
 	int _No ; // 学号 
};
int main()
{
 	Student sobj ;
 	// 1.派⽣类对象可以赋值给基类的指针/引⽤ 
 	Person* pp = &sobj;
 	Person& rp = sobj;
 	// ⽣类对象可以赋值给基类的对象是通过调⽤后⾯会讲解的基类的拷⻉构造完成的 
 	Person pobj = sobj;
 	//2.基类对象不能赋值给派⽣类对象，这⾥会编译报错 
 	sobj = pobj;
 	return 0;
}

三.继承中的作用域

隐藏规则：

1. 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
2. 派生类和基类中有同名成员，派生类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏。（在派生类成员函数中，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。

四.派生类的默认成员函数

4.1 4个常见默认成员函数

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。需要注意的是派生类的operator=隐藏了基类的operator=，所以显⽰调⽤基类的operator=，需要指定基类作⽤域
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。

4.2 实现一个不能被继承的类

方法1：基类的构造函数私有，派生类的构成必须调用基类的构造函数，但是基类的构成函数私有化以后，派生类看不见就不能调用了，那么派生类就无法实例化出对象。
方法2：C++11新增了⼀个final关键字，final修改基类，派生类就不能继承了。

五.继承和友元

友元关系不能继承，也就是说父类友元不能访问子类私有和保护成员 。

六.继承与静态成员

父类定义了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.多继承及其菱形继承问题

7.1 继承模型

单继承：⼀个派⽣类只有⼀个直接基类时称这个继承关系为单继承

多继承：⼀个派⽣类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承，多继承对象在内存中的模型是，先继承的基类在前⾯，后⾯继承的基类在后⾯，派⽣类成员在放到最后⾯。

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。

虚继承

虚拟继承是多重继承中特有的概念。虚拟基类是为解决多重继承而出现的。如图1所示。
类D继承自类B1、B2，而类B1、B2都继承自类A，因此出现如图1所示的局面（非虚基类）。
为了节省内存空间，可以将B1、B2对A的继承定义为虚拟继承，而A就成了虚拟基类。最后形成如图1所示的情况。

代码如下

class A;
class B1:public virtual A;
class B2:public virtual A;
class D:public B1,public B2;

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了C++中继承的使用，希望这篇文章对你有帮助，期待你的一键三连。