C++核心编程——P45-52继承

news2025/1/16 0:51:26

继承

继承是面向对象三大特性之一

有些类与类之间存在特殊的关系,例如下图中:

我们发现,定义这些类的时候,下级别的成员除了拥有上一级的共性,还有自己的特性。

这时候我们就可以考虑利用继承的技术,减少重复代码量。

1.继承的基本语法

例如我们看到很多网站中,都有公共的头部,公共的底部,甚至公共的左侧列表,只有中心内容不同。

普通实现:

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//普通实现页面

//java页面
class Java
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、登录注册、公开课、注册、..." << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图..." << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "java、python、c++..." << endl;

	}
	void contenet()
	{
		cout << "java学科视频" << endl;
	}
};
class Python
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、登录注册" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "java、python、c++" << endl;

	}
	void contenet()
	{
		cout << "python学科视频" << endl;
	}
};
class Cpp
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、登录注册" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "java、python、c++" << endl;

	}
	void contenet()
	{
		cout << "c++学科视频" << endl;
	}
};
void test()
{
	cout << "java页面" << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.contenet();

	cout << endl;

	cout << "python页面" << endl;
	python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.contenet();

	cout << endl;

	cout << "cpp页面" << endl;
	Cpp cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.contenet();
}
int main(void)
{
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

继承实现:

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//公共页面
class BasePage
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、登录注册" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "java、python、c++" << endl;
	}
};

//继承的好处:减少重复代码
//语法:class 子类 :继承方式父类子类也称为派生类
//父类也称为基类

//普通实现页面
//java页面
class Java : public BasePage
{
public:
	void contenet()
	{
		cout << "java学科视频" << endl;
	}
};
//Python 页面
class Python : public BasePage
{
public:
	void contenet()
	{
		cout << "python学科视频" << endl;
	}
};
//Cpp 页面
class Cpp : public BasePage
{
public:	
	void contenet()
	{
		cout << "c++学科视频" << endl;
	}
};

void test()
{
	cout << "java页面" << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.contenet();

	cout << endl;

	cout << "python页面" << endl;
	python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.contenet();

	cout << endl;

	cout << "cpp页面" << endl;
	Cpp cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.contenet();
}
int main(void)
{
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

总结
继承的好处:减少重复代码

语法:class 子类:继承方式 父类

子类也称派生类

父类也称基类

派生类中的成员,包含量大部分

一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员。

从基类继承过来的表现其共性,而新增加的成员体现其个性。

2.继承方式

继承的语法——class 子类 :继承方式 父类

继承方式一共有三种

  • 公共继承
  • 保护继承
  • 私有继承

#include<iostream>
using namespace std;

//公共继承
class Base1
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son1 :public Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 10;//父类中的公共权限成员,到了子类中依然是公共权限
		m_B = 20;//父类中的保护权限成员,到了子类中依然是保护权限
	  //m_C = 10;父类中的隐私权限成员,子类访问不到
	}
};
void test01()
{
	Son1 son1;
	son1.m_A = 100;
	//son1.m_B = 100;保护权限的内容到了类外就无法访问了
    //私有的更不能访问
};

//保护继承
class Base2
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son2 :protected Base2
{
	void func()
	{
		m_A = 100;//父类中公共权限的成员,因为是保护继承,到子类中变为保护权限
		m_B = 100;//父类中保护权限的成员,保护继承后到了子类还是保护权限。
		//m_C = 100;父类中的私有成员子类访问不到
	}
};
void test02()
{
	Son2 son2;
	//保护权限类外访问不到,所以在son2中m_A也访问不到了
}

//私有继承
class Base3
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
	void func()
	{
		m_A = 100;//父类中公共成员,私有继承后,到了子类变为私有成员
		m_B = 100;//父类中保护成员,私有继承后,到了子类变为私有成员
		//m_C = 100;父类的私有权限成员仍然访问不到
	}
};
void test03()
{
	Son3 son3;
	//私有成员类外访问不到
}
//验证Son3私有继承后成员是否变成了私有属性
class GrandSon3 :public Son3//孙子类继承儿子
{
	void func()
	{
		//访问不到父类的私有成员
		//到了Son3中m_A,m_B,m_C全是私有成员,子类无法访问
	}
};
int main(void)
{

	system("pause");
	return 0;
}

3.继承中的对象模型

问题:从父类继承过来的对象,哪些属于子类对象?

父类中所有的非静态成员属性都会被子类继承下去

父类中私有的成员属性是被编译器给隐藏了,因此访问不到,但是确实被继承下去了

#include<iostream>
using namespace std;
//继承中的对象模型
class Base
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son:public Base 
{
public:
	int m_D;
};
void test01()
{
	//父类中所有的非静态成员属性都会被子类继承下去
	//父类中私有的成员属性是被编译器给隐藏了,因此访问不到,但是确实被继承下去了
	cout << "sizeof of son:" << sizeof(Son) << endl;//结果是16 = 12 + 4
}
int main(void)
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

利用VS的开发人员命令提示工具查看对象模型          

  1. 打开工具
  2. 跳转到你cpp文件所在的盘
  3. cd文件目录下
  4. 输入命令:cl /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名

4.继承中构造和析构的顺序

子类继承父类后,当创建子类时,也会调用父类的构造函数。

问题:父类和子类的构造函数和析构顺序怎么样的呢?

先构造父类,再构造子类

先析构子类,再析构父类

创建子类对象的同时也会创建一个父类对象

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
	Base()
	{
		cout << "父类的构造函数" << endl;
	}
	~Base()
	{
		cout << "父类的析构函数" << endl;
	}
};
class Son:public Base 
{
public:
	Son()
	{
		cout << "子类的构造函数" << endl;
	}
	~Son()
	{
		cout << "子类的析构函数" << endl;
	}
};
void test01()
{
	Son son;
}
int main(void)
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结:继承中先调用父类构造函数,再调用子类构造函数,析构顺序与构造相反。

5.继承同名成员处理方式

问题:当子类与父类出现同名的成员。如何通过子类对象,访问到子类或父类中同名的数据呢?

  • 访问子类同名成员,直接访问即可
  • 访问父类同名成员,需要加作用域
  • #include<iostream>
    using namespace std;
    class Base
    {
    public:
    	Base()
    	{
    		m_A = 100;
    	}
    	void func()
    	{
    		cout << "父类同名成员函数调用" << endl;
    	}
    	void func(int a)
    	{
    		cout << "父类同名重载成员函数调用" << endl;
    	}
    	int m_A;
    };
    class Son:public Base 
    {
    public:
    	Son()
    	{
    		m_A = 200;
    	}
    	void func()
    	{
    		cout << "子类同名成员函数调用" << endl;
    	}
    	int m_A;
    };
    //同名成员属性处理方式
    void test01()
    {
    	Son son;
    	cout <<son.m_A<< endl;
    	//如果要通过子类对象访问到父类中的同名成员,需要加作用域。
        //加作用域的意思是直接在指定作用域内进行名字查找,因为类名就是一个作用域
    	cout <<son.Base::m_A<< endl;
    }
    //同名成员函数处理方式
    void test02()
    {
    	Son son1; 
    	son1.func();//子
    	son1.Base::func();//父
    	//如果子类中出现和父类同名的成员函数
    	//子类的同名成员会隐藏掉父类中所有同名成员函数
    	//如果想要访问到父类中被隐藏的同名成员函数,需要加作用域
    	son1.Base::func(10);
    }
    int main(void)
    {
    	test02();
    	system("pause");
    	return 0;
    }
    
    

    总结

  • 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
  • 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  • 当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中同名成员函数,加作用域可以访问到父类同名函数。

6.继承同名静态成员处理方式

问题:继承中同名的静态成员在子类对象上是如何进行访问的呢?

静态成员和非静态成员出现同名,处理方式 一致。

  • 访问子类同名成员,直接访问即可
  • 访问父类同名成员,需要加作用域
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
	static void func()
	{
		cout << "父类静态成员函数调用" << endl;
	}
	static void func(int a)
	{
		cout << "父类静态成员重载函数调用" << endl;
	}
	static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;
class Son :public Base
{
public:
	static void func()
	{
		cout << "子类静态成员函数调用" << endl;
	}
	static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
//同名静态成员
void test()
{
	//通过对象访问
	Son son1;
	cout << "通过对象访问" << endl;
	cout << son1.m_A << endl;
	cout << son1.Base::m_A << endl;
	//通过类名访问
	cout << "通过类名访问" << endl;
	cout << Son::m_A << endl;
	//第一个::代表通过类名方式访问,第二个::代表访问父类作用域下
	cout << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名静态函数
void test01()
{
	//通过对象访问
	Son son2;
	cout << "通过对象访问" << endl;
	son2.func();
	son2.Base::func();  
	//通过类名访问
	cout << "通过类名访问" << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();

	//父类同名重载成员函数调用
	//子类出现和父类同名的静态成员函数,也会隐藏掉父类中所有同名成员函数(重载)
	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员,需要加作用域
	Son::Base::func(100);
}
int main(void)
{
	test();
	cout << "我是分割线------" << endl;
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结:同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样,只不过有两种访问的方式(通过对象和类名)。

7.多继承语法

C++允许一个类继承多个类

语法:

class 子类:继承方式 父类1,继承方式 父类2

多继承可能会引发父类中有同名成员出现,需要加作用域区分

C++实际开发中不建议使用多继承

 #include<iostream>
using namespace std;
//多继承语法
class Base1
{
public:
	Base1()
	{
		m_A = 100;
	}
	int m_A;
};
class Base2
{
public:
	Base2()
	{
		m_A = 200;
	}
	int m_A;
};
//子类需要继承base1和base2
class Son:public Base1,public Base2
{
public:
	Son()
	{
		m_C = 300;
		m_D = 400;
	}
	int m_C;
	int m_D;
};
void test01()
{	
	Son son1;
	cout << sizeof(son1) << endl;//16
	cout << "第一个父类的m_A:" << son1.Base1::m_A<<endl;
	cout << "第二个父类的m_A:" << son1.Base2::m_A<<endl;
}
int main(void)
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结:多继承中如果父类中出现了同名情况,子类使用时要加作用域。

8.菱形继承

菱形继承概念

两个派生类继承同一个基类,又有某个类同时继承这两个派生类,这种继承称为菱形继承,或者钻石继承。

典型的菱形继承案例

菱形继承问题

  1. 羊继承了动物的数据,驼同样继承了动物的数据,当草泥马使用数据时,就会产生二义性。
  2. 草泥马继承动物的数据继承了两份,其实我们应该清楚,这份数据我们只需要一份就可以。

vbptr——虚基类

继承了两个指针,两个指针通过偏移量找到了唯一的数据。

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
	int m_Age;
};
//利用虚继承可以解决菱形继承问题
//在继承之前加上关键字virtual变为虚继承
// Animal类称为虚基类
//羊
class Sheep:virtual public Animal
{
		
};
//驼
class Tuo:virtual public Animal
{

};
//羊驼
class SheepTuo :public Sheep,public Tuo
{

};
void test01()
{
	SheepTuo st;
	st.Sheep::m_Age = 18;
	st.Tuo::m_Age = 28;
	//当菱形继承,当两个父类拥有相同的数据,需要加作用域来区分
	cout << st.Sheep::m_Age << endl;
	cout << st.Tuo::m_Age << endl;
	cout << st.m_Age << endl;
	//这份数据我们知道,只有一份就可以了,菱形继承导致数据有两份,资源浪费
}
int main(void)
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结

  1. 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据,导致资源浪费以及毫无意义。
  2. 利用虚继承可以解决菱形继承问题——virtual

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