C++---继承

1. 继承的概念及定义

1.1 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，它允许程序员在保持原有类（父类）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（子类）。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，继承是类设计层次的复用。（C++是一个面向对象的语言，其中三大特性为：封装、继承、多态，目前已经学习了前两个，封装的本质为了能够更好的管理，数据和方法都放到类中进行管理，在通过访问限定符进行限制。继承的本质就是想要让代码的复用性更高）

#include
#include
using namespace std;

class Person{
     
public: 
	void Print() 
	{
      
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age:" << _age << endl;
	}
protected: 
	string _name = "peter"; // 姓名 
	int _age = 18; // 年龄
}; 
// 继承后父类的Person的成员（成员函数+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。

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

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

1.2 继承的定义

1.2.1 定义格式

下面我们看到Person是父类，也称作基类。Student是子类，也称作派生类。

1.2.2 继承关系和访问限定符

1.2.3 继承基类成员访问方式的变化

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。
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。

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。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。
• 基类对象不能赋值给派生类对象
• 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才是安全的。（因为当你指向父类的时候，是有可能发生越界情况的，因为子类中或许有属于自己的一部分成员变量，父类中是没有的。）
  

#include
#include
using namespace std;

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 s;

	// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用 
	Person p = s;
	Person* pp = &s;
	Person& rp = s;

	//2.基类对象不能赋值给派生类对象 
	//s = p;   直接报错

	// 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 = &s;
	Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。
	ps1->_No = 10;

	// 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问题,程序会崩
	pp = &p;
	Student* ps2 = (Student*)pp;
	ps2->_No = 10;
}
int main()
{
     
	Test();
	return 0;
}

把最后的指针指向父类，在强制转换为子类的代码屏蔽掉就不会崩了。

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（重定义）关系
//可以看出这样代码虽然能跑，但是非常容易混淆
#include
#include
using namespace std;

class Person
{
     
protected: 
	string _name = "小李子"; // 姓名 
	int _num = 111; // 身份证号
}; 
class Student : public Person
{
     
public: void Print() 
{
      
	cout<<" 姓名:"<<_name<< endl;
	cout<<" 身份证号:"<<Person::_num<< endl; 
	cout<<" 学号:"<<_num<<endl; 
}
protected: 
	int _num = 999; // 学号
}; 
void Test()
{
      
	Student s1; 
	s1.Print();
};
int main()
{
     
	Test();
	return 0;
}

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
一道题来解释：

• 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（不要一看到函数名相同，参数不同就认为是函数重载）
• 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)
	{
      
		cout << "func(int i)->" << i << endl; 
	}
}; 
void Test()
{
      
	B b; 
	b.fun(10); 
};

4. 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。（初始化的顺序不是真正定义的顺序，声明才是）
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。（先定义的后析构）

#include
#include
using namespace std;

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); 
	cout << endl;

	Student s2 (s1); 
	cout << endl;

	Student s3 ("rose", 17); 
	s1 = s3 ;
	cout << endl;
}

int main()
{
     
	Test();
	return 0;
}

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

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 。

#include
#include
using namespace std;
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;
}

int main()
{
     
	TestPerson();
	return 0;
}