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一、继承的定义和访问
1，继承的定义
继承是面向对象编程中的一个重要特性，允许创建新的类（称为派生类），这些新类可以从现有的类（称为基类）那里获取属性和行为。通过这种方式，可以实现代码的重用并建立类之间的层次关系。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，C语言都是函数复用，C++继承是类设计层次的复用。
2，类和继承方式
派生类也叫子类，基类也叫父类
3，访问限定关系
| 基类成员访问权限/继承方式 | public继承方式 | protected继承方式 | private继承方式 |
| 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 |
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "sex:" << _sex << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
public:
string _name = "peter";
protected:
string _sex = "man";
private:
int _age = 18;
};
//Student为派生类
//Person为基类类
//public为继承方式
class Student : public Person
{
public:
void set(const char* name, char* sex, int age)
{
_name = name; //公有还是公有
_sex = sex; //保护还是保护
//_age = age; //继承基类的private成员，隐身不可见
}
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher: protected Person
{
public:
void set(const char* name,char* sex, int age)
{
_name = name; //公有变成保护
_sex = sex; //保护还是保护
//_age = age; //继承基类的private成员，隐身不可见
}
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
s._name = "张三"; //公有
//s._sex = "男"; //保护
//s._age = 30; //不可见
s.Print(); //公有
Teacher t;
//t._name = "李四"; //保护
//s._sex = "女"; //保护
//t._age = 22; //不可见
//t.Print(); //保护
return 0;
}二、基类和派生类对象赋值转换
1，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。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
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。
void test3()
{
Student sobj;
// 1.基类对象可以赋值给派生类对象/指针/引用
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person pobj = sobj;
int i = 0;
const double& d = i;//隐式类型转换
// 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或者引用
pp = &sobj;
Student * ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。
ps1->_stuid = 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->_stuid = 10;
}三、继承的作用域
1. 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。
2. 子类和父类中有同名成员，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 显示访问）
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。
// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系
class AAA
{
protected:
string _name = "小李子"; // 姓名
int _num = 111; //身份证号
};
// 可以看出这样代码虽然能跑，但是非常容易混淆
class BBB : public AAA
{
public:
void Print()
{
cout << " 姓名:" << _name << endl;
cout << " 身份证号:" << AAA::_num << endl;
cout << " 学号:" << _num << endl;
}
protected:
int _num = 999; // 学号
};
// 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
class CCC
{
public:
void fun()
{
cout << "func()" << endl;
}
};
// B中的fun和A中的fun构成隐藏，满足函数名相同就构成隐藏
class DDD : public CCC
{
public:
void fun(int i)
{
CCC::fun();
cout << "func(int i)->" << i << endl;
}
};
void test2()
{
BBB s1;
s1.Print();
DDD d;
d.fun(10);
}四、派生类的默认成员函数
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 = "缺省"; // 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;
}
// 子类和父类的析构函数构成隐藏
// 由于多态的需要，析构函数统一处理成destructtor()
~Student()
{
//不需要显示调用，子类析构后面，会自动调用父类析构
//Person::~Person();
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num = 007; //学号
};
void test4()
{
// 子类编译生成的构造函数会干嘛？
// 会调用基类的构造Person()和析构函数~Person()
// 1，自己成员，根类和对象一样
// 2，继承父类成员，必须调用父类的构造函数初始化
// Student s;
Student s1("张三", 1);
Student s2(s1);
Student s3("李四", 2);
s1 = s3;
//构造的时候先调用父类，后调用子类
//析构的时候先调用子类，后调用父类
}五、继承和友元
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:
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 test5()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
// 找不到_stuNum成员，Display是基类的友元，不能被Student继承
}六、继承和静态成员
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 test6()
{
Student s1;
Student s2;
Student s3;
Graduate s4;
Graduate s5;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl; // 5
Student::_count = 0;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl; // 0
}七、菱形继承和菱形虚拟继承
1，三种继承类型
1）单继承
2）多继承
3）菱形继承
2，菱形继承的二义性和数据冗余问题
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 test7()
{
Assistant at;
// 菱形继承有二义性和数据冗余的问题
// at._name = "张三"; //二义性不明确
// 可以通过作用域解决二义性，但不能解决数据冗余
at.Student::_name = "李四";
at.Teacher::_name = "王五";
// 可以通过virtual指向同一个基类，解决数据冗余
}3，虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理
class A
{
public:
int _a;
};
class B : virtual public A
{
public:
int _b;
};
class C : virtual public A
{
public:
int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
int _d;
};
void test8()
{
D d;
d.B::_a = 1;
d.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
}
D对象中将A放到的了对象组成的最下面，这个A同时属于B和C，那么B和C如何去找到公共的A呢？这里是通过了B和C的两个指针，指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。
八、继承总结
1，语法复杂
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。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
2，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。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。
2）优先使用对象组合，而不是类继承。
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。
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）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。