不要否定过去，也不要用过去牵扯未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。💓💓💓
目录
✨说在前面
🍋知识点一：继承的概念及定义
•🌰1.继承的概念
•🌰2.继承定义
🔥定义格式
🔥继承基类成员访问方式的变化
•🌰3.继承类模板
•🌰4.父类与子类间的转换
🍋知识点二：继承中的作用域
•🌰1.隐藏规则
•🌰2.考察继承作用域相关选择题
🍋知识点三：派生类的默认成员函数
•🌰1.4个常见默认成员函数
•🌰2.实现一个不能被继承的类
🍋知识点四：友元与静态成员
•🌰1.继承与友元
•🌰2.继承与静态成员
🍋知识点五：多继承及其菱形继承问题
•🌰1.继承模型
•🌰2.虚继承
•🌰3.指针偏移问题
•🌰4.IO库中的菱形虚拟继承
🍋知识点六：继承和组合
•🌰1.继承和组合
• ✨SumUp结语
✨说在前面
亲爱的读者们大家好！💖💖💖，我们又见面了，上一篇文章我给大家详细而详细地讲解了C++模板进阶部分的知识。如果大家没有掌握好相关的知识，上一篇篇文章讲解地很详细，可以再回去看看，复习一下，再进入今天的内容。
我们之前给大家讲解模板的内容，只不过那是初阶，我们今天给大家讲解C++中面向对象的一大特点：继承。如果大家准备好了，那就接着往下看吧~
👇👇👇
💘💘💘知识连线时刻（直接点击即可）【C++】模板进阶-CSDN博客
🎉🎉🎉复习回顾🎉🎉🎉
博主主页传送门：愿天垂怜的博客
🍋知识点一：继承的概念及定义
•🌰1.继承的概念
继承(inheritance)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，它允许我们在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加方法(成员函数)和属性(成员变量)，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。以前我们接触的函数层次的复用，继承是类设计层次的复用。
下面我们看到没有继承之前我们设计了两个类Student和Teacher，Student和Teacher都有姓名/地址/电话/年龄等成员变量，都有identity身份认证的成员函数，设计到两个类里面就是冗余的。当然他们也有一些不同的成员变量和函数，比如老师独有成员变量是职称，学生的独有成员变量是学号；学生的独有成员函数是学习，老师的独有成员函数是授课。
class Person
{
public:
//进入校园/图书馆/实验室刷二维码等身份认证
void identity()
{
cout << "void identity()" << " " << _name << endl;
}
protected:
string _name = "crayon"; //姓名
string _address; //地址
string _tel; //电话
private:
int _age = 18; //年龄
};
class Student : public Person
{
public:
//学习
void study()
{
//...
}
protected:
int _stuid; //学号
};
class Teacher : public Person
{
public:
//授课
void teaching()
{
//...
}
protected:
string title; //职称
};下面我们公共的成员都放到Person类中，Student和teacher都继承Person，就可以复用这些成员，就不需要重复定义了，省去了许多麻烦。
•🌰2.继承定义
🔥定义格式
下面我们看到Person是基类，也称作父类。Student是派生类，也称作子类。(因为翻译的原因，所以既叫基类/派生类，也叫父类/子类)。
🔥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 |
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。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。
2.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。
3.实际上面的表格我们进行一下总结会发现，基类的私有成员在派生类都是不可见。基类的其他成员在派生类的访问方式 = Min(成员在基类的访问限定符，继承方式)，public > protected >private。
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，不过最好显式的写出继承方式。
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，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。
•🌰3.继承类模板
在C++中，类模板是一种允许我们定义通用类的方法，这样我们可以用不同的类型来实例化这个类。继承类模板则是指在类模板的基础上创建新的类模板，以复用和扩展原有类模板的功能。
例1：
namespace bit
{
//stack和vector的关系，既复合is-a，也复合has_a
template<class T>
class stack : public vector<T>
{
public:
void push(const T& x)
{
vector<T>::push_back(x);
}
void pop()
{
vector<T>::pop_back();
}
const T& top()
{
return vector<T>::back();
}
bool empty()
{
return vector<T>::empty();
}
};
}
int main()
{
bit::stack<int> st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
st.push(4);
st.push(5);
while (!st.empty())
{
cout << st.top() << endl;
st.pop();
}
return 0;
}例2：
amespace bit
{
//stack和vector的关系，既复合is-a，也复合has_a
template<class T>
class stack : public list<T>
{
public:
void push(const T& x)
{
list<T>::push_back(x);
}
void pop()
{
list<T>::pop_back();
}
const T& top()
{
return list<T>::back();
}
bool empty()
{
return list<T>::empty();
}
};
}
int main()
{
bit::stack<int> st;//仅仅实例化了构造函数
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
st.push(4);
st.push(5);
while (!st.empty())
{
cout << st.top() << endl;
st.pop();
}
return 0;
}这里我们要注意，模板是按需实例化的，即用到的函数才会实例化。在VS2022中，未被调用的类内部的函数中有依赖模板的函数，但是为被定义，是不会报错的，就是因为函数没有实例化。
template<class T>
class A
{
public:
A()
{
//x.func();
//报错
}
void push(const T& x)
{
x.func();
//不报错
}
};
int main()
{
A<int> aa;
}
•🌰4.父类与子类间的转换
1.public继承的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。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出来，基类指针或引用指向的是派生类中切出来的基类那部分。
2.基类对象不能赋值给派生类对象。
3.基类的指针或者引用也能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(Run-Time Type Information)的dynamic_cast 来进行识别后进行安全转换。
class Person
{
public:
virtual void func()
{}
//进入校园/图书馆/实验室刷二维码等身份认证
void identity()
{
cout << "void identity()" << " " << _name << endl;
}
protected:
string _name = "crayon"; //姓名
string _address; //地址
string _tel; //电话
private:
int _age = 18; //年龄
};
class Student : public Person
{
public:
//学习
void study()
{
//...
}
protected:
int _stuid; //学号
};
int main()
{
Student sobj;
//以下过程不产生临时变量
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
//后面细讲
Student* ps1 = dynamic_cast<Student*>(pp);
cout << ps1 << endl;
pp = &pobj;
Student* ps2 = dynamic_cast<Student*>(pp);
cout << ps2 << endl;
return 0;
}
🍋知识点二：继承中的作用域
•🌰1.隐藏规则
1.在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
2.派生类和基类中有同名成员，派生类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏。
（在派生类成员函数中，可以使用基类::基类成员 显式访问）
3.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。
4.注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员。
class Person
{
public:
void identity()
{
cout << "void identity()" << " " << _name << endl;
}
protected:
string _name = "crayon";
string _address;
string _tel;
int _num = 111;
private:
int _age = 18;
};
class Student : public Person
{
public:
//学习
void study()
{
//...
}
void Print()
{
cout << _num << endl;
cout << Person::_num << endl;
}
protected:
int _stuid;
int _num = 222;
};
int main()
{
Student s;
s.Print();
return 0;
}如上， Student的_num和Person的_num构成隐藏关系，可以看出这样代码虽然能跑，但是非常容易混淆。
•🌰2.考察继承作用域相关选择题
Question1： A和B类中的两个func构成什么关系（B）
A. 重载 B. 隐藏 C.没关系
Question2：下面程序的编译运行结果是什么（A）
A. 编译报错 B. 运行报错 C. 正常运行
class A
{
public:
void func()
{
cout << "void func()" << endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void func(int i)
{
cout << "void func(int i)" << endl;
}
};
int main()
{
B b;
b.func(10);
b.func();
return 0;
}很多人认为是重载的关系，那么请大家仔细阅读之前的隐藏规则：
派生类和基类中有同名成员，派生类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏。如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏。
所以由此我们可以知道b.func()是调不到父类中的func函数的，除非我们指定类域b.A::func()，这样就可以了。
🍋知识点三：派生类的默认成员函数
•🌰1.4个常见默认成员函数
6个默认成员函数，默认的意思就是指我们不写，编译器会变我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个成员函数是如何生成的呢？
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式调用。
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。需要注意的是派生类的【operator=】隐藏了基类的【operator=】，所以显示调用基类的【operator=】，需要指定基类作用域。
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.因为多态中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(这个多态章节会讲解)。那么编译器会对析构函数名进行特殊处理，处理成destructor()，所以基类析构函数不加virtual的情况下，派生类析构函数和基类析构函数构成隐藏关系。
例1：
class Person
{
public:
//Person(const char* name)
Person(const char* name = "crayon")
:_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& oeprator=(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:
//默认生成的构造函数的行为
//1、内置类型不确定 2、自定义类型调用它的默认构造
//3、继承父类成员看做一个整体对象，要求调用父类的默认构造
protected:
int _num;//学号
string _address = "福建省福州市";
};
int main()
{
Student s;
return 0;
}例2：
class Person
{
public:
Person(const char* name = "crayon")
:_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& oeprator=(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, const char* address)
:_name(name)
,_num(num)
,_address(address)
{}
protected:
int _num;//学号
string _address = "福建省宁德市";
};
int main()
{
Student s("crayon", 1, "西安市");//没有办法进行初始化
return 0;
}例3：
class Person
{
public:
Person(const char* name)
:_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& oeprator=(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, const char* address)
:Person(name)//初始化列表阶段显式调用
,_num(num)
,_address(address)
{}
protected:
int _num;//学号
string _address = "福建省宁德市";
};
int main()
{
Student s("crayon", 1, "西安市");//没有办法进行初始化
return 0;
}例4：
class Person
{
public:
Person(const char* name = "crayon")
:_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& oeprator=(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, const char* address)
:Person(name)//初始化列表阶段显式调用
,_num(num)
,_address(address)
{}
//Student默认生成的析构就够用，如果有需要深拷贝的资源才需要自己来实现
~Student()
{
//Person::~Person();
//不需要显示调用，子类析构函数之后会自动调用父类的析构函数，保证先子后父
}
//Student默认生成的拷贝构造就够用，如果有需要深拷贝的资源才需要自己来实现
Student(const Student& s)
:_num(s._num)
,_address(s._address)
//,Person(s)//优先调用
{
//深拷贝
}
//Student默认生成的赋值重载就够用，如果有需要深拷贝的资源才需要自己来实现
Student& operator=(const Student& s)
{
if (this != &s)
{
//构成隐藏，需要指定调用
Person::operator=(s);
_num = s._num;
_address = s._address;
}
return *this;
}
protected:
int _num;//学号
string _address = "福建省宁德市";
//int* _ptr = new int[10];
};
int main()
{
Student s1("crayon", 1, "西安市");
Student s2(s1);
Student s3("Cranwenfs", 2, "福州市");
s1 = s3;
return 0;
}
•🌰2.实现一个不能被继承的类
方法1：基类的构造函数私有，派生类的构造必须调用基类的构造函数，但是基类的构造函数私有化以后，派生类看不见就不能调用了，那么派生类就无法实例化出对象。
方法2：C++新增了一个final关键字，final修改基类，派生类就不能继承了。
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
//C++11引入
class Base final
{
public:
void func5() { cout << "Base::func5()" << endl; }
protected:
int a = 1;
private:
//C++98的方法
Base()
{}
};
class Derive : public Base
{
public:
void func4() { cout << "Derive::func4()" << endl; }
};
int main()
{
//Derive d;
//无法调用父类的构造函数
return 0;
}
🍋知识点四：友元与静态成员
•🌰1.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派生类私有和保护成员。
class Student;
class Person
{
public:
//友元关系不会被继承
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name;//姓名
};
class Student : public Person
{
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
int _stuNum;//学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._stuNum << endl;
}
int main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
return 0;
}
•🌰2.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。无论派生出多少个派生类，都只有一个static成员实例。
class Person
{
public:
string _name;
static int _count;
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum;
};
int main()
{
Person p;
Student s;
cout << &p._name << endl;
cout << &s._name << endl;
cout << &p._count << endl;
cout << &s._count << endl;
cout << p._count << endl;
cout << s._count << endl;
Person::_count++;
cout << Person::_count << endl;
cout << Student::_count << endl;
return 0;
}
🍋知识点五：多继承及其菱形继承问题
•🌰1.继承模型
单继承：一个派生类只有一个直接基类时称这个继承关系为单继承
多继承：一个派生类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承，多继承对象在内存中的模型是，先继承的基类在前面，后面继承的基类在后面，派生类成员在放到最后面。
菱形继承：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。支持多继承就一定会有菱形继承，像Java就直接不支持多继承，规避掉了这里的问题，所以实践中我们也是不建议设计出菱形继承这样的模型的。
//菱形继承
class Person
{
public:
string _name;//姓名
int _tel;
int _age;
string _gender;
string _address;
//...
};
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
};
int main()
{
Assistant a;
a._name = "crayon";//访问不明确，报错
a.Student::_name = "xxx";
a.Teacher::_name = "yyy";
return 0;
}
•🌰2.虚继承
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，性能也会有一些损失，所以最好不要设计出菱形继承。多继承可以认为是C++的缺陷之一，后来的一些编程语言都没有多继承，如Java。
class Person
{
public:
string _name;//姓名
int _tel;
int _age;
string _gender;
string _address;
//...
};
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
};
int main()
{
Assistant a;
a._name = "crayon";//可以访问
a.Student::_name = "xxx";
a.Teacher::_name = "yyy";
return 0;
}我们可以设计出多继承，但是不建议设计出菱形继承，因为菱形虚拟继承以后，无论是使用还是底层都会复杂很多。当然有多继承语法支持，就一定存在会设计出菱形继承，像Java是不支持多继承的，就避开了菱形继承。
注意，在菱形多继承体系中，我们需要去寻找哪个类产生了数据冗余和二义性，在这个类继承的时候，需要用到虚继承。
class Person
{
public:
Person(const char* name)
:_name(name)
{}
string _name;//姓名
};
class Student : virtual public Person
{
public:
Student(const char* name, int num = 0)
:Person(name)
,_num(num)
{}
protected:
int _num;//学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
public:
Teacher(const char* name, int id = 1)
:Person(name)
,_id(id)
{}
protected:
int _id;//职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
public:
Assistant(const char* name1, const char* name2, const char* name3)
:Student(name1)
,Teacher(name2)
,Person(name3)
{}
protected:
string _majorCourse;//主修课程
};
int main()
{
Assistant a("Mr.Yang", "Mr.Chen", "Mr.Led");
return 0;
}总而言之，尽量不要使用菱形继承。
•🌰3.指针偏移问题
Question：下列说法正确的是（C）
A：p1 == p2 == p3 B：p1 < p2 < p3 C：p1 == p3 != p2 D：p1 != p2 != p3
class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main()
{
Derive d;
Base1* p1 = &d;
Base2* p2 = &d;
Derive* p3 = &d;
return 0;
}
•🌰4.IO库中的菱形虚拟继承
emplate<class CharT, class Traits = std::char_traits<CharT>>
class basic_ostream : virtual public std::basic_ios<CharT, Traits>
{};
template<class CharT, class Traits = std::char_traits<CharT>>
class basic_istream : virtual public std::basic_ios<CharT, Traits>
{};
🍋知识点六：继承和组合
•🌰1.继承和组合
1. 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。
2. 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。
3. 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，基类的内部细节对派生类可见 。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。
4. 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。
5. 优先使用组合，而不是继承。实际尽量多去用组合，组合的耦合度低，代码维护性好。不过也不太那么绝对，类之间的关系就适合继承(is-a)那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系既适合用继承(is-a)也适合组合(has-a)，就用组合。
Tire(轮胎)和Car(车)更符合has-a的关系
class Tire
{
protected:
string _brand = "Michelin";//品牌
size_t _size = 17;//尺寸
};
class Car
{
protected:
string _color = "颜色";//颜色
string _num = "陕ABIT00";//⻋牌号
Tire _t1;//轮胎
Tire _t2;//轮胎
Tire _t3;//轮胎
Tire _t4;//轮胎
};
Car和BMW/Benz更符合is-a的关系
class BMW : public Car
{
public:
void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};
class Benz : public Car
{
public:
void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};
stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-a
template<class T>
class stack : public vector<T>
{};
template<class T>
class stack
{
public:
vector<T> _v;
};
int main()
{
return 0;
}
• ✨SumUp结语
到这里本篇文章的内容就结束了，本节介绍了C++中面向对象中继承的相关知识。这里的内容也是有一定难度的。希望大家能够认真学习，打好基础，迎接接下来的挑战，期待大家继续捧场~💖💖💖
