面向对象特性中 继承详解

目录

概念：

定义：

定义格式

继承关系和访问限定符

基类和派生类对象赋值转换：

继承中的作用域：

派生类的默认成员函数

继承与友元：

继承与静态成员：

复杂的菱形继承及菱形虚拟继承：

虚拟继承使用格式

虚拟继承的原理解释

继承和组合

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概念：

继承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，这样产生的新类称为 派生类。

继承是类设计层次的复用，之前接触的复用都是简单的函数复用。

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定义：

定义格式

下图中：Person是父类，也称作基类。Student是子类，也称作派生类

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继承关系和访问限定符

继承方式和基类的访问限定符共同决定了派生类成员的访问权限

继承基类成员访问方式的变化

可以看出派生类成员访问权限是取 基类成员访问权限和派生类继承方式中较小的那个权限

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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，这种被称作切片或切割，派生类比基类多出的那部分将会被切除，和基类相同部分进行赋值
• 基类对象不能赋值的派生类
• 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。

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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时，子类成员将屏蔽父类会同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏（原理就是编译器先在子类中寻找，再去父类寻找，如果子类中找到了就自然不会再去父类寻找了，所以可以使用作用域限定符直接指定父类的类域 去访问父类的同名成员）
3. 如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏

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派生类的默认成员函数

首先，派生类一般是基类的拓展，我们可以将派生类分为 基类和拓展部分，对于基类部分的操作基本是沿用它自己的，拓展部分则是我们类似一个新类去定义

1. 派生类的构造函数会自动调用(由编译器操作)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。

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继承与友元：

友元关系不能被继承，也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员

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继承与静态成员：

基类定义了static 静态成员，则同一个继承体系中只有一个此成员。也就是说一个 static 静态成员被同一个继承体系共用，不论有多少个子类。

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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。

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。

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题，原理下面会详细说明。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，虚拟继承不要随便在其他地方去使用。

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虚拟继承使用格式

在继承方式前加上 virtual 关键字即可

class A
{public:
int _a;
};// class B : public A
class B : virtual public A  //这里继承方式前面加上
{
public:
int _b;
};

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虚拟继承的原理解释

上面 Person关系菱形虚拟继承的原理图：

由图可以看出，两个派生类对于同一个基类的虚拟继承，是在两派生类当中存下一个基类的偏移量指针，这个指针指向一张表，表叫做虚基表，指针叫做虚基表指针。通过这个表与存下的指针，就能找到基类的位置，所以就不会出现二义性和数据冗余的问题了。

相当于将子类 虚拟继承的成员/函数 换成对应的地址，通过这个地址找到最初的父类，这样继承的就完全是同一个东西了，不会重复也不会出现歧义

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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。比如 B 组合了 A，则每个 B 对象中都有一个 A 对象

1. 优先使用对象组合，而不是类继承
2. 继承这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用，因为在继承方式中，基类的内部细节对子类是可见的，这一定程度破坏了基类的封装，基类的改变可能对派生类有很大影响（派生类的有些功能实现可能就是用基类的细节来定义的）。这样派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。
3. 组合则相反，被称为黑箱复用，被组合的对象内部细节是不可见的，其必须具有良好定义的接口，我们只需要了解其功能和接口使用即可。这样的话就被封装得很好，组合类间没有很强的依赖关系，耦合度低。
4. 实际尽量多用组合，组合耦合度低，代码维护性好。但还是要根据实际情况，若更适合继承（is-a 的关系），就用继承。