类和对象三大特性之继承

继承的概念

通过继承机制，可以利用已有的数据类型来定义新的数据类型。所定义的新的数据类型不仅拥有新定义的成员，而且还同时拥有旧的成员。我们称已存在的用来派生新类的类为基类，又称为父类。由已存在的类派生出的新类称为派生类，又称为子类。

简单来说就是在一个类的基础上进行扩展。

定义格式

继承关系和访问限定符

继承方式和访问限定符可以合出九种组合：

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。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$在子类的访问方式==Min(成员在基类的访问限定符，继承方式)$ ，$public>protected>private$
3. 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。
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 $public$ ，不过最好显示的写出继承方式。
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

final

如果一个类不想被继承可以使用final修饰：

class Person final 	// 表示该类不可被继承
{...
}	

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。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。

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;

• 基类对象不能赋值给派生类对象。

Student sobj;
Person pobj = sobj;
//2.基类对象不能赋值给派生类对象 
sobj = pobj;	// err

• 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。

Student sobj;
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;// 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
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 	// 越界

继承中的作用域

子类和父类都有独立的作用域。

隐藏： 如果子类和父类有同名成员，子类将会隐藏父类成员，优先访问子类中的成员，但是弄够通过指定作用域来访问父类中的成员 （父类::父类成员）。

注意： 如果是成员函数的隐藏，只要是函数名相同就构成隐藏。如果父类与子类中的函数参数类型与个数不相同，也会发生隐藏现象，也就是说不会发生重载 （因为在两个不同的作用域中）。

派生类的六个默认成员函数

派生类和基类的构造析构顺序：

构造函数

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。

Son()	// 子类构造: _Parent(...) 	// 父类构造
{}

拷贝构造函数

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。

Son(const Son& son) 	// 子类拷贝构造: _Parent(son) 	// 父类拷贝构造，通过切片直接调用
{}

operator=

Son& operator=(const Son& son)
{if (this != &son) 	// 防止自己给自己赋值{Parent::operator=(son); 	// 利用切片调用父类的赋值运算符....}
}

析构函数

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。

~Son()
{...
} 	// 函数结束自动调用父类析构

编译器会对析构函数进行特殊处理，统一处理成destructor()，所以所有的析构函数都是同名函数，子类析构和父类析构构成隐藏。

友元和静态成员

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

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

改变任何一个基类变量的静态成员，整个继承体系中的静态成员都会跟着改变。

各种继承形式

单继承： 一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

多继承： 一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

菱形继承

菱形继承是多继承的一种特殊情况。

菱形继承有数据冗余和二义性的问题：

// 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";

虚继承

虚拟继承virtual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

class Teacher : virtual public Person
...class Student : virtual public Person
...

菱形虚拟继承对象模型

先将继承关系简化，方便观察：

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;
}

通过简化的继承关系借助内存窗口观察对象成员的模型：

虚拟继承的原理：

虚拟继承就是将祖父类（最基础的类）存放在最后面，其每个虚继承的父类的第一个位置存放到祖父类的偏移量。

在实际设计中应该尽量避免使用菱形继承

继承和组合

组合：在类中定义另一个类

class Student
{
private:Person pson;...
}

• 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。
• 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。

所以在日常编程中尽量使用组合，避免使用继承

但是有时候继承又是必不可少的，比如后面要讲的多态。