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【C++】入门【六】

news 2025/7/14 10:57:56

本节目标

一、继承的概念及定义

二、基类和派生类对象赋值转换

三、继承中的作用域

四、派生类的默认成员函数

五、继承与友元

六、继承与静态成员

七、复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

八、继承的总结和反思

九、笔试面试题

一、继承的概念及定义

1.继承的概念

  • 继承是面向对象程序设计中是代码可以复用的手段，允许了程序员在原有的类特性上进行扩展，增加功能，这样产生新的类，称为派生类
  • 继承呈现了面向对象程序设计的层次结构
  • 以前我们接触的复用都是函数复用，继承是类设计层次方面的复用
  • 用例如下
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2.继承的定义

  • 父类跟子类，也叫基类跟派生类
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  • 继承关系和访问限定符：
  • 继承又分为三种继承关系 public protected private
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  • 继承后子类对父类的访问又分为三种 public protected private
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  • 如果父类也就是基类，里面的函数和变量都是private的，
  • 那么子类/派生类继承后，也无法访问到父类里面的函数和变量
  • 如果父类里面是protected和private 就可以访问
  • protected比较特殊，跟private的不同是，private的所有东西子类和类外都不可以访问
  • 而protected则是 子类可以访问，类外不可以访问
  • 实际中我们都使用public继承，很少使用其他两种
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二、基类和派生类对象赋值转换

  • 派生类可以赋值给基类的对象/指针/引用
  • 但是基类不可以赋值给派生类对象
  • 但是基类的指针/引用可以通过强制类型转换来赋值给派生类的指针/引用
  • 派生类赋值给基类时，其实基类是把派生类里自己的东西拿走，其他的东西不拿走，换个说法也叫切割或者切片，就是把派生类中基类的东西切掉赋值过去
  • 切割如图所示(子类student里父类的东西切割 送过去)
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三、继承中的作用域

  • 在继承体系中，基类和派生类都有自己的作用域
  • 如果基类和派生类中有同名成员， 子类将屏蔽父类的成员，这种情况叫做隐藏，也叫重定义
  • 如果不想屏蔽掉，想使用同名成员里的父类的，可以通过使用基类：：基类成员来进行访问使用
  • 只要函数名相同就构成隐藏，不管返回值类型
  • 在继承体系中最好不要定义同名成员
  • 这里不展示类详细信息，看结论 
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四、派生类中的默认成员函数

  • 还是6个默认成员函数
  • 父类里面的成员变量 必须 通过父类的构造函数来初始化，子类不能初始化
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五、继承和友元

  • 友元关系不能继承
  • 基类的友元不能访问子类的私有成员和保护成员
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六、继承与静态成员

  • 基类如果定义了static静态成员，则整个继承体系里只有一个这样的成员
  • 子类也共用，无论派生出多少子类，都只有一个static成员
  • 额外补充 注意： static静态成员在类中声明，类外初始化 类外初始化不用加static
  • 比较简单，这里不做演示

七、复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

1.各种继承

  • 单继承
  • 一个子类只有一个直接父类就叫单继承
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  • 多继承
  • 一个子类有两个及以上直接父类叫多继承
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  • 菱形继承
  • 菱形继承是多继承的一种特殊情况
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  • 关于菱形继承 有着很大的问题，由于多继承的出现就导致了菱形继承
  • 观察上图
  • student和teacher两个类继承了person 
  • 而assistant又同是继承了他俩
  • 那么在assistant里面 就有了两个同名的成员变量，此时如果访问的话，编译器就不知道是访问的谁的 student还是teacher的
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2.虚拟继承

  • 为了解决掉这个问题
  • 此时出现了虚拟继承
  • 虚拟继承可以解决菱形继承中的二义性和数据冗余
  • 在上面的student和teacher 继承 person时加上virtual 即可解决问题
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  • 注意：虚拟继承不要在其他地方使用 仅限于菱形继承

3.虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

  • 为了研究虚拟继承原理，我们给出了一个简化的菱形继承继承体系
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八、继承的总结和反思

  • 很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现，有了多继承，就存在了菱形继承，有了菱形继承就有了虚拟继承，底层实现就很复杂，所以一般不建议设计出多继承，在java里面是没有多继承的，菱形继承一定不要设计出来，复杂性太高
  • 多继承可以认为是C++的缺陷之一
  • 继承和组合
  • 继承是is的关系，组合是has的关系
  • 优先使用组合，而不是继承
  • 什么是组合？ 下图  这里没用继承 将轮胎给到了车上
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九、笔试面试题

  • 1.什么是菱形继承？菱形继承的问题是什么？
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  • 2.什么是菱形虚拟继承，如何解决数据冗余和二义性的？
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  • 3.继承和组合的区别？什么时候用继承？什么时候用组合？
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