C++ 继承

最新推荐文章于 2025-06-03 18:45:36 发布

Science52

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文章标签： c++ 开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_72068014/article/details/128632306

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继承是面向对象编程中的重要概念，允许代码复用并创建层次结构。基类的成员在派生类中的访问权限受到限制，私有成员在派生类中不可见。派生类对象可以赋值给基类对象，但反之不行，且存在“切片”现象。在继承中，基类的构造、拷贝构造和赋值操作需要在派生类中处理。多继承可能导致菱形问题，虚拟继承解决了数据冗余和二义性。优先考虑使用对象组合而非多继承，以降低耦合度和提高代码维护性。

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1.继承的概念及定义

1.1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，它允许程序员在保

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，继

承是类设计层次的复用。

这个应用在类似的类实现的时候用处很大，例如不同的人的信息但是有着共同的特点：姓名，年龄，手机号......

例如：

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age:" << _age << endl;
	}
protected:
	string _name = "peter"; // 姓名
	int _age = 18; //年龄
};
// 继承后父类的Person的成员（成员函数+成员变量）都会变成子类的一部分。这里体现出了
//Student和Teacher复用了Person的成员
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;
}

我们可以看到这个结果：无论是student类还是teacher类都继承了person类

1.2 继承定义

1.2.1定义格式

1.2.2继承关系和访问限定符

1.2.3继承基类成员访问方式的变化

总结：

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 。 可以看出保护成员限定符是因继承才出现的 。

3. 实际上面的表格我们进行一下总结会发现，基类的私有成员在子类都是不可见。基类的其他成员在子类的访问方式 == Min( 成员在基类的访问限定符，继承方式 ) ， public > protected

> private。（找权限较小的那个）

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 ，不过

最好显示的写出继承方式 。

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

面使用，实际中扩展维护性不强

2.基类和派生类对象赋值转换

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 。这里有个形象的说法叫切片

或者切割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。（并且不会构造临时对象进行赋值！）

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。这里基类如果是多态类型，可以使用 RTTI(Run-

Time Type Information) 的 dynamic_cast 来进行识别后进行安全转换

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

1. 在继承体系中基类和 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。

成员变量相同：

成员函数相同：

4.派生类的默认成员函数

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。

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。(和栈的性质很像）

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。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（这个属于多态的内容）

class Person
{
public:
	Person(const char* name = "peter")
		: _name(name)
	{
		cout << "Person()" << endl;
	}

	Person(const Person& p)
		: _name(p._name)
	{			
		cout << "Person(const Person& p)" << endl;
	}

	Person& operator=(const Person& p)
	{
		cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;
		if (this != &p)
			_name = p._name;

		return *this;
	}

	~Person()
	{
		cout << "~Person()" << endl;
	}
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
	Student(const char* name, int num)
		: Person(name)//初始化父类
		, _num(num)
	{
		cout << "Student()" << endl;
	}

	Student(const Student& s)
		: Person(s)
		, _num(s._num)
	{
		cout << "Student(const Student& s)" << endl;
	}

	Student& operator = (const Student& s)
	{
		cout << "Student& operator= (const Student& s)" << endl;
		if (this != &s)
		{
			Person::operator =(s);
			_num = s._num;
		}
		return *this;
	}

	~Student()
	{
		//这里不需要显示调用父类的析构函数,因为这里要满足子类析构之后再析构父类这个要求
		// 所以在子类完成析构之后会自动调用父类
		//不需要Person::~Person();
		//不然会重复析构，如果是有资源重复析构就会导致错误
		cout << "~Student()" << endl;
	}
protected:
	int _num; //学号
};
void Test()
{
	/*Student s1("jack", 18);
	Student s2(s1);
	Student s3("rose", 17);
	s1 = s3;*/
	Student s("zhangsan", 19);
}

5.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

class Student;
class Person
{
public:
	friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
	int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
	cout << p._name << endl;
	//cout << s._stuNum << endl;  //友元不能被继承，所以这里无法访问
}
int main()
{
	Person p;
	Student s;
	Display(p, s);
	return 0;
}

6. 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。

class Person
{
public:
	Person() { ++_count; }
protected:
	string _name; // 姓名
public:
	static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
	int _stuNum; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected:
	string _seminarCourse; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
	Student s1;
	Student s2;
	Student s3;
	Graduate s4;
	cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
	Student::_count = 0;
	cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
}

7.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

之前我们看到的都是单继承

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 。

在 Assistant 的对象中 Person 成员会有两份。

通过加类作用域可以避开其中二义性的问题，但是还是没有解决数据的冗余：

class Person
{
public:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
	int _num; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
	int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
	// 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
	Assistant a;
	//a._name = "peter";
	// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
	a.Student::_name = "xxx";
	a.Teacher::_name = "yyy";
}

为此当时创造这个多继承的人就针对这个问题提出了虚拟继承：

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在 Student 和

Teacher 的继承 Person 时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地 方去使用。我们只需要在继承的方式中加上virtual关键字即可

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";
}

我们会发现其中的Person中的名字就只有一份了：一个修改其他的也跟着变化