C++学习笔记（十五）

news2024/10/7 10:23:01

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，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

1. 继承的基本语法

例如我们看到很多的网站中，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，接下来分别使用普通写法和继承写法来实现网页中的内容

普通写法（98行）：

#include <iostream>

using namespace std;

// Java网页
class Java
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++...(公共左侧列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "Java视频..." << endl;
	}
};

// Python网页
class Python
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++...(公共左侧列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "Python视频..." << endl;
	}
};

// C++网页
class CPP
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++...(公共左侧列表)" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "C++视频..." << endl;
	}
};

void test()
{
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "---------------------------------" << endl;

	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "---------------------------------" << endl;

	CPP cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.content();	
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

继承写法（80行）：

#include <iostream>

using namespace std;

// 公共页面
class BasePage
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++...(公共左侧列表)" << endl;
	}
};

// Java网页
class Java :public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Java视频..." << endl;
	}
};

// Python网页
class Python :public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Python视频..." << endl;
	}
};

// C++网页
class CPP :public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "C++视频..." << endl;
	}
};

void test()
{
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "---------------------------------" << endl;

	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "---------------------------------" << endl;

	CPP cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.content();	
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

总结：

继承的好处：可以减少重复代码

语法：class A :public B

A类  称为子类  也称为  派生类

B类  称为父类  也称为  基类

派生类中的成员，包含两大部分：

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，二新增的成员体现了其个性

2. 继承方式

继承的语法： class 子类 :继承方式 父类

继承的方式一种有三种：

1. 公共继承

2. 保护继承

3. 私有继承

3. 继承中的对象模型

父类中的私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

利用开发人员命令提示工具查看对象模型

1. 找到要查看的类的文件所在的路径

2. cd到此路径下

3. 查看类的名字和文件的名字

4. 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，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：子类和父类的构造和析构顺序是谁先谁后

#include <iostream>

using namespace std;

class Dad
{
public:
	Dad()
	{
		cout << "父类的构造函数......" << endl;
	}
	~Dad()
	{
		cout << "父类的析构函数......" << endl;
	}
};

class Son :public Dad
{
public:
	Son()
	{
		cout << "子类的构造函数......" << endl;
	}
	~Son()
	{
		cout << "子类的析构函数......" << endl;
	}
};

void test()
{
	Son son;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

总结：继承中 先调用父类的构造函数，再调用子类的构造函数，析构顺序与构造相反

5. 继承同名成员的处理方式

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或者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 Dad
{
public:
	int m_a;
	Dad()
	{
		m_a = 10;
	}
	void func()
	{
		cout << "Dad中func()的调用..." << endl;
	}
	void func(int a)
	{
		cout << "Dad中func(int a)的调用..." << endl;
	}
};

class Son :public Dad
{
public:
	int m_a;
	Son()
	{
		m_a = 20;
	}
	void func()
	{
		cout << "Son中func()的调用..." << endl;
	}
};

void test()
{
	Son son;
	cout << son.m_a << endl; // 直接调用 调用的是子类中的同名成员属性
	cout << son.Dad::m_a << endl; // 调用父类中的同名成员属性需要加作用域
	
	son.func(); // 直接调用 调用的是子类中的同名成员函数
	son.Dad::func(); // 调用父类中的同名成员函数需要加作用域

	// 如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员函数会隐藏掉父类中所有同名成员函数
	// 如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	son.Dad::func(100);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

总结：

1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员

2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员

3. 当子类和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中同名函数

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如何进行访问

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 Dad
{
public:
	static int m_a;
	static void func()
	{
		cout << "Dad:static void func()" << endl;
	}
	static void func(int a)
	{
		cout << "Dad:static void func(int a)" << endl;
	}
};
int Dad::m_a = 100;

class Son :public Dad
{
public:
	static int m_a;
	static void func()
	{
		cout << "Son:static void func()" << endl;
	}
};
int Son::m_a = 200;
void test()
{
	// 1. 通过对象访问
	cout << "通过对象访问:" << endl;
	Son son;
	cout << "Son中的m_a=" << son.m_a << endl;
	cout << "Dad中的m_a=" << son.Dad::m_a << endl;

	// 2. 通过类名访问
	cout << "通过类名访问:" << endl;
	cout << "Son中的m_a=" << 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 << "Dad中的m_a=" << Son::Dad::m_a << endl;

	// 1. 通过对象访问
	cout << "通过对象访问:" << endl;
	son.func();
	son.Dad::func();
	son.Dad::func(100);

	// 2. 通过类名访问
	Son::func();
	// 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
	Son::Dad::func();
	Son::Dad::func(100);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

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++实际开发中不建议用多继承

#include <iostream>

using namespace std;

class Base1
{
public:
	int m_a;
	int m_b;
	Base1()
	{
		m_a = 100;
		m_b = 200;
	}
};

class Base2
{
public:
	int m_a;
	int m_c;
	Base2()
	{
		m_a = 1000;
		m_c = 300;
	}
};

class Son :public Base1, public Base2
{
public:
	int m_d;
	Son()
	{
		m_d = 400;
	}
};

void test()
{
	Son s;
	cout << "Base1:m_a=" << s.Base1::m_a << endl;
	cout << "Base2:m_a=" << s.Base2::m_a << endl;
	cout << "m_b=" << s.m_b << endl;
	cout << "m_c=" << s.m_c << endl;
	cout << "m_d=" << s.m_d << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

总结：多继承如果父类中出现了同名的情况，子类使用时需要加作用域

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类

这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

菱形继承的问题：

1. 羊继承了动物的数据，驼也继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性

2. 草泥马继承自动物的数据继承了两份，但其实这份数据只需要一份就可以

#include <iostream>

using namespace std;

// 动物类
class Animal
{
public:
	int m_age;
};

// 羊类
class Sheep:public Animal{};

// 驼类
class Camel:public Animal{};

// 羊驼类
class Alpaca :public Sheep, public Camel{};

void test()
{
	Alpaca alpaca;
	alpaca.Sheep::m_age = 18;
	alpaca.Camel::m_age = 28;
	// 当菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域进行区分
	cout << "alpaca.Sheep::m_age = " << alpaca.Sheep::m_age << endl; // 18
	cout << "alpaca.Camel::m_age = " << alpaca.Camel::m_age << endl; // 28
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

这份数据只要一份就可以，菱形继承导致数据有两份，产生资源浪费

利用虚继承可以解决菱形继承的问题

在继承之前加上关键字virtual变成虚继承

Animal类被称为虚基类

#include <iostream>

using namespace std;

// 动物类
class Animal
{
public:
	int m_age;
};

// 羊类
class Sheep:virtual public Animal{};

// 驼类
class Camel:virtual public Animal{};

// 羊驼类
class Alpaca :public Sheep, public Camel{};

void test()
{
	Alpaca alpaca;
	alpaca.Sheep::m_age = 18;
	alpaca.Camel::m_age = 28;
	// 当菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域进行区分
	cout << "alpaca.Sheep::m_age = " << alpaca.Sheep::m_age << endl; // 28
	cout << "alpaca.Camel::m_age = " << alpaca.Camel::m_age << endl; // 28
	cout << "m_age = " << alpaca.m_age << endl; // 28
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

继承了两份指针，两份指针都指向同一份内容

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

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