C++继承

最新推荐文章于 2025-04-22 22:38:03 发布

蓝海萤

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分类专栏： C++ 文章标签： c++

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继承的概念和定义

概念

继承机制是面向对象程序设计使代码可用复用的最重要手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加功能，产生新的派生类。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。继承是类设计层次的复用

继承关系和访问限定符

继承的方式有：public继承，protected继承，private继承
访问限定符：public访问，protectd访问，private访问
继承基类成员访问方式的变化
在这里插入图片描述
class B:public A
{
};
B为派生类，A为基类，B继承A，继承方式为public
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，不过最好显示的写出继承的方式

基类和派生类对象复制转换

派生类对象可以赋值给基类的对象/基类的指针/基类的引用（切片）
基类对象不能赋值给派生类对象
基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针，但是基类的指针必须是指向派生类对象的。类型决定指针看多大

继承中的作用域

在继承系统中基类和派生类都有独立的作用域。
派生类和基类中有同名的成员，子类成员将屏蔽父类的同名成员的直接访问，这种情况叫做隐藏，也叫重定义。在子类的成员函数中使用基类：：基类成员显示访问父类的同名的成员。（子类中的析构与父类中的析构构成隐藏，因为编译器会将析构函数的名称处理成destrucator()。，不要显示调用父类的析构，会先调用了父类的析构再调用子类的析构）
成员函数只需要函数名相同就可以构成隐藏。
在实际中继承体系里面，最好不要定义同名的成员
继承下来的普通成员有自己独立的空间，继承下来的static成员跟父类是同一个

派生类的默认成员函数

派生类的构造函数必须由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。
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
派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制
派生类的析构函数会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。
派生类对象的初始化会先调用基类的构造再调派生类的构造
派生类的析构清理先调用派生类的析构再调用基类的析构

友元关系不能继承，即基类友元不能访问子类私有和保护成员

基类定义了static静态成员，则在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。（代码段的数据只有一份）

菱形继承和菱形虚拟继承

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：一个子类有两个或者两个直接继承父类时称这个继承为多继承
菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况。比如B继承A，C继承A，D继承B和C。菱形继承可能会出现数据冗余和二义性的问题

#include <iostream>
class A
{
public:
	int a;
};
class B:public A
{
public :
	int b;
};
class C:public A
{
public:
	int c;
};
class D:public B,public C
{
public:
	int d;
};
int main()
{
	D d;
	//d.a=1;会有歧义，不知道是B里面的a还是C里面的a，应该显示访问
	d.B::a=1;//但是这样仍然无法解决a数据的冗余
	d.C::a=2;
	d.b=3;
	d.c=4;
	d.d=5;

	return 0;
}

内存模型及监视窗口
在这里插入图片描述

使用虚拟继承解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题

#include <vector>
#include <string>

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.a=1;会有歧义，不知道是B里面的a还是C里面的a，应该显示访问
	d.B::a=1;//但是这样仍然无法解决a数据的冗余
	d.C::a=2;
	d.b=3;
	d.c=4;
	d.d=5;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
由内存模型可见对象d的大小为24字节。B对象里面的指针指向的表存的偏移量为20字节，另一个为12字节，是对应到A的位置的偏移量。

A放到了对象组成的最下面，通过B和C的两个指针，指向的一张表，找到公共的A。这两个指针叫做虚基表指针，这两个表叫做虚基表。虚基表中存的是偏移量。通过偏移量找到下面的A。

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。
组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。
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。
实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用继承，可以用组合，就用组合。