【C+继承】

news2024/12/23 17:54:49

继承

  • 1.继承的概念及定义
  • 2.基类和派生类对象赋值转换
  • 3.继承中的作用域
  • 4.派生类的默认成员函数
  • 5.继承与友元
  • 6.继承与静态成员
  • 7.复杂的菱形继承及菱形虚拟继承
  • 8.继承的总结和反思

1.继承的概念及定义

在这里插入图片描述->继承的概念在这里插入图片描述
继承的本质：就是继承的父类的成员
在这里插入图片描述

->继承的语法
在这里插入图片描述

  • 派生类：子类
  • 基类：父类

在这里插入图片描述->继承父类成员访问方式的变化

在这里插入图片描述

总结：

  1. 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
  2. 保护成员限定符是因继承才出现的
  3. public > protected > private
  4. 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
  5. 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
  • 考点一：每个对象成员的数据使独立的，并不是完全意义上的“继承”
  • 考点二：父类的私有，子类对象不能直接访问使用，但是可以调用父类成员函数间接使用

2.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。

Student s;
Person p;
//如果子类的对象给与Person呢
p = s;

 //一个子类的对象能不能给父类对象的指针呢？
Person* ptr = &s; 
//一个子类的对象能不能给父类对象的引用呢？
Person& ref = s;

在这里插入图片描述
基类对象不能赋值给派生类对象：基类的指针或者引用都可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须使基类的指针使指向派生类对象时才是安全的

class Person
{
protected :
 string _name; // 姓名
    string _sex;  // 性别
    int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public :
 int _No ; // 学号
};
void Test ()
{
	Student sobj ;
	// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
	Person pobj = sobj ;
	Person* pp = &sobj;
	Person& rp = sobj;
    
 //2.基类对象不能赋值给派生类对象
    sobj = pobj;
    
    // 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
    pp = &sobj
    Student* ps1 = (Student*)pp; 
    // 这种情况转换时可以的。
    ps1->_No = 10;
    
    pp = &pobj;	
    Student* ps2 = (Student*)pp; 
 // 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问
题
    ps2->_No = 10;
}

3.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. 子类成员将屏蔽父类同名成员的直接访问（重定义）
  3. 如果使成员函数的隐藏，需要函数名相同就构成隐藏
  4. 在继承体系里面最好不要定义同名的成员
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述->重载和隐藏的区别

// B中的fun和A中的fun不是构成重载，因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏，成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:
	void fun()
	{
	cout << "func()" << endl;
	}
};
class B : public A
{
public:
	void fun(int i)
	{
		A::fun();
		cout << "func(int i)->" <<i<<endl;
	}
};
void Test()
{
	B b;
	b.fun(10);
};

4.派生类的默认成员函数

在这里插入图片描述

  1. 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。
  7. 因为后续一些场景析构函数需要构成重写，重写的条件之一是函数名相同(这个我们后面会讲
    解)。那么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。
class Person
{
public :
 	Person(const char* name = "peter")
 	: _name(name )
 {
 	cout<<"Person()" <<endl;
 }
    
 	Person(const Person& p)
	 : _name(p._name)
 {
	 cout<<"Person(const Person& p)" <<endl;
 }
    
 	Person& operator=(const Person& p )
 {
 	cout<<"Person operator=(const Person& p)"<< 				endl;
 	if (this != &p)
		 _name = p ._name;
        
 	return *this ;
 }
    
 ~Person()
 {
 	cout<<"~Person()" <<endl;
 }
protected :
 	string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public :
 	Student(const char* name, int num)
 	: Person(name )
 	, _num(num )
 	{
 		cout<<"Student()" <<endl;
 	}
 
 	Student(const Student& s)
 		: Person(s)
 		, _num(s ._num)
	 {
 		cout<<"Student(const Student& s)" <<endl ;
 	}
 
 Student& operator = (const Student& s )
 {
	 cout<<"Student& operator= (const Student& s)"		<< endl;
 	if (this != &s)
	 {
 		Person::operator =(s);
 		_num = s ._num;
	 }
 	return *this ;
 	} 
 
 ~Student()
 {
 	cout<<"~Student()" <<endl;
 }
protected :
 int _num ; //学号
	};
		void Test ()
	{	
 Student s1 ("jack", 18);
 Student s2 (s1);
 Student s3 ("rose", 17);
 s1 = s3 ;
}

5.继承与友元

友元关系不能继承，也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员

class Student;
class Person
{
public:
 friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
 string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
 int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
 cout << p._name << endl;
 cout << s._stuNum << endl;
}
void main()
{
 Person p;
 Student s;
 Display(p, s);
}

6.继承与静态成员

**基类定义了static静态成员，则整个继承体系里面只有一个这样的成员。**无论派生出多少个子类，都只有一个static成员实例 。

class Person
{
public :
 Person () {++ _count ;}
protected :
 string _name ; // 姓名
public :
 static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person :: _count = 0;
class Student : public Person
{
protected :
 int _stuNum ; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected :
 string _seminarCourse ; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
 Student s1 ;
 Student s2 ;
 Student s3 ;
 Graduate s4 ;
 cout <<" 人数 :"<< Person ::_count << endl;
 Student ::_count = 0;
 cout <<" 人数 :"<< Person ::_count << endl;
}

7.复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

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。
class Person
{
public :
 string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :
 int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :
 int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
 string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
 // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
 Assistant a ;
a._name = "peter";
// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
 a.Student::_name = "xxx";
 a.Teacher::_name = "yyy";
}
  • 虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。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，虚拟继承不要在其他地方去使用。
class Person
{
public :
 string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :
 int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :
 int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
 string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
 Assistant a ;
 a._name = "peter";
}

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，再借助内存窗口观察对象成员的模型。

class A
{
public:
 int _a;
};
// class B : public A
class B : virtual public A
{
public:
 int _b;
};
// class C : public A
class C : virtual public A
{
public:
 int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
 int _d;
};
int main()
{
 D d;
 d.B::_a = 1;
 d.C::_a = 2;
 d._b = 3;
 d._c = 4;
 d._d = 5;
 return 0;
}

8.继承的总结和反思

  1. 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，就存在菱形继承，有了菱
    形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设
    计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。
  2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。
  3. 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。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。
  • 优先使用对象组合，而不是类继承
  • 继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称
    为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的
    内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类有很
    大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。
  • 对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。
  • 实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有
    些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用
    继承，可以用组合，就用组合。

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