六、继承（一）

news2024/12/18 22:19:59

1 继承的引入

以往我们想分别实现描述学生、老师的类，可能会这样子做：

class Student
{
	string _name;
    string _number;
	int _tel;
	int id;
	string _address;
	int _age;
};
class Teacher
{
	string _name;
    int _level;
	int _tel;
	int id;
	string _address;
	int _age;
};

但从这两个类的结构可以看到它们的内容是高度重复的，有没有什么办法能将几个类公共的部分提取出来，又能保留其独有的特性呢？

这就要用到C++的继承机制。

2 继承的概念及定义

2.1 继承的概念

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，而继承是类设计层次的复用。

例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person//父类Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age:" << _age << endl;
	}
protected:
	string _name = "peter"; //姓名
	int _age = 18;  //年龄
};

class Student : public Person//子类Student
{
protected:
	int _stuid; //学号
};

class Teacher : public Person//子类Teacher
{
protected:
	int _jobid; //工号
};
int main()
{
	Student s;
	Teacher t;
	s.Print();
	t.Print();
	return 0;
}

运行结果：

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从运行结果可以看到，继承后父类的Person的成员（成员函数和成员变量）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。

2.2 继承的定义

2.2.1 继承的定义格式

我们以刚才的例子为例，讲解一下继承的定义格式。

//     派生类    继承方式  基类
         |         |      |
         |         |      |
class Student : public Person
{
protected:
	int _stuid;
};

2.2.2 继承关系和访问限定符

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2.2.3 继承基类成员访问方式的变化

类成员/继承方式	`public`继承	`protected`继承	`private`继承
基类的`public`成员	派生类的`public`成员	派生类的`protected`成员	派生类的`private`成员
基类的`protected`成员	派生类的`protected`成员	派生类的`protected`成员	派生类的`private`成员
基类的`private`成员	在派生类中不可见	在派生类中不可见	在派生类中不可见

总结：

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。
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。
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。
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，不过最好显式写出继承方式。
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。

例：

3 基类和派生类对象赋值转换

3.1 基类和派生类对象赋值转换引入

我们先来看下面这段代码：

double d = 1.1;
int i = d;

以前我们说d要赋值给i会产生一个具有常性的临时变量，这是隐式类型转换。

那么现在有这样一个问题：

Student s;
Person p = s;

在公有继承下，一个派生类的对象能不能赋给一个基类的对象呢？

这就涉及到基类和派生类对象间的赋值转换。

3.2 基类和派生类对象赋值转换的规则

在公有继承下，基类和派生类对象间赋值转换需遵守以下规则：

派生类对象可以赋值给基类的对象、基类的指针和基类的引用，这里有个形象的说法叫切片或者切割，寓意把派生类中基类那部分切下来赋值过去。
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(RunTime Type Information)的dynamic_cast识别后进行安全转换，这里先了解即可，后续会讲解。

4 继承中的作用域

在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
如果子类和父类中有同名成员，那么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::基类成员来进行显示访问）
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。
在实际中，在继承体系里面最好不要定义同名的成员。

5 派生类的默认成员函数

之前我们说过，每一个类都有6个默认成员函数，这个“默认”指的是如果我们自己不写编译器就会自动生成。

而在派生类中，这几个成员函数的生成遵循以下规则：

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。
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。
派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。
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。
派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
派生类对象析构清理先调用派生类析构再调用基类的析构。
因为后续一些场景析构函数需要构成重写，而重写的条件之一是函数名相同，所以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，这一点在后续会进行讲解。

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