C++学习笔记 - 阶段三：C++核心编程 - Chapter8：类和对象-继承
阶段三：C++核心编程
Chapter8：类和对象-继承
继承是面向对象三大特性之一
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码
8.1 基本语法
例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同
接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处
- 普通写法实现
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Java //Java页面
{
public:
void header() //表示网页头部信息
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
}
void footer() //表示网页底部信息
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left() //表示网页左侧信息
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content() //表示中间部分包含的内容信息
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class Python //Python页面
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class CPP //C++页面
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
- 继承写法实现
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class BasePage //公共页面：几个类公共的部分 在C++中被称之为父类
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class Java : public BasePage //Java页面
{
public:
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class Python : public BasePage //Python页面
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class CPP : public BasePage //C++页面
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
/*
对上述示例进行补充剖析：
总结：
继承的好处：可以减少重复的代码，在实际开发过程中，这个很有必要
class A : public B; //A是每个类之间不同的属性构成的类 B是每个类之间相同的属性构成的一个新的类
A 类称为子类 或 派生类
B 类称为父类 或 基类
派生类中的成员，包含两大部分
一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。
从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。
*/
8.2 继承方式
- 继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类
- 继承方式一共有三种：
公共继承
保护继承
私有继承
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base //父类
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
/****************************************************************************************************************************/
class Son1 :public Base //子类 公共继承
{
public:
void func() //子类的公共继承只能继承父类的 public权限 和 protected权限 ；不能访问 private权限
{
m_A = 10; //可访问 public权限
m_B = 10; //可访问 protected权限
//m_C = 10; //不可访问
}
};
void myClass()
{
Son1 s1; //Son1是子类，公共继承方式的子类，所以该类中本身就不包含父类的私有权限，
//只包含父类的公共权限和保护权限，以及自己自身的属性相关的权限
s1.m_A; //类外只能访问到公共权限
//s1.m_B; //类外不能访问保护权限和私有权限
}
/****************************************************************************************************************************/
class Son2 :protected Base //子类 保护继承
{
public:
void func()
{
m_A = 100; //可访问 protected权限;父类中公共权限到子类中变为保护权限
m_B = 100; //可访问 protected权限;父类中保护权限到子类中依然是保护权限
//m_C = 100; //父类的私有属性子类不可访问
}
};
void myClass2()
{
Son2 s;
//s.m_A; //类外，保护权限不可访问
//s.m_B; //类外，保护权限不可访问
}
/****************************************************************************************************************************/
class Son3 :private Base //子类 私有继承
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问 private权限 因为是类内
m_B; //可访问 private权限 因为是类内
//m_C; //不可访问
}
};
class GrandSon3 :public Son3 //孙子类，从子类那里继承来 孙类是公共继承子类
{
public:
void func()
{
//Son3是私有继承，因此当前Son3类中的属性均是私有权限的，所以GrandSon3中都无法访问到
//m_A;
//m_B;
//m_C;
}
};
/*
对上述示例进行补充剖析：
总结：
首先要先明确一点，继承实际上是把父类中的所有属性（无论是什么权限）都继承了，但是编译器会进行隐藏优化，将父类中的私有权限继承来之后隐藏起来，因此这里叙述的时候，就认为是不继承私有权限。
1.三种继承方式均不可继承父类的私有权限，均可继承父类的公共权限和保护权限
2.公共继承：继承父类的公共权限和保护权限，在子类中依然是对应着公共权限和保护权限
保护继承：继承父类的公共权限和保护权限，在子类中均为保护权限
私有继承：继承父类的公共权限和保护权限，在子类中均为私有权限
3.继承之后，子类除了包含父类的属性还包含自身的属性。
*/
8.3 继承中的对象模型
- 问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
父类中的私有成员会继承下去，只是被编译器隐藏了，因此访问不到，但是是继承了
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
/****************************************************************************************************************************/
class Son :public Base //子类 公共继承
{
public:
int m_D;
};
void test01()
{
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
/****************************************************************************************************************************/
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
/*
对上述示例进行补充剖析：
利用工具查看：
VS2019的开发人员命令提示符
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符
然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名
单个类布局报告
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到
*/
#endif
输出结果如下：
利用“VS2019的开发人员命令提示符”工具查看
8.4 构造和析构顺序
- 子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数
- 问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
- 总结：继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base //父类
{
public:
Base() //构造函数
{
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() //析构函数
{
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
class Son : public Base //子类 公共继承
{
public:
Son()
{
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son()
{
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
/****************************************************************************************************************************/
void test01()
{
//继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
Son s;//处在栈上
}
int main()
{
test01();
system("pause"); //请按任意键继续. . .
return 0;
}
/*
对上述示例进行补充剖析：
继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
*/
输出结果如下：
8.5 同名成员处理
-
问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？
子类对象访问子类同名成员 直接访问即可
子类对象访问父类同名成员 需要加作用域 -
总结：
1.子类对象可以直接访问到子类中同名成员
2.子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
3.当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有的同名成员函数(参数可以不同，只要函数名相同)，加作用域可以访问到父类中同名函数
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base //父类
{
public:
Base() //构造函数，相当于初始化成员属性，给成员赋初值
{
m_A = 100;
}
void func() //创建一个和子类同名的成员函数
{
cout << "Base - func()调用" << endl;
}
void func(int a) //和上面那个函数同名 但是参数不同 这个是重载
{
cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
}
public:
int m_A; //创建一个和子类同名的成员属性
};
/****************************************************************************************************************************/
class Son : public Base //子类 继承于父类
{
public:
Son() //构造函数，相当于初始化成员属性，给成员赋初值
{
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本（针对重载而言）的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() //创建一个和父类同名的成员函数
{
cout << "Son - func()调用" << endl;
}
public:
int m_A; //创建一个和父类同名的成员属性
};
/****************************************************************************************************************************/
void test01()
{
Son s; //创建一个子类对象
//子类对象访问子类和父类中的成员属性
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl; //这里是子类对象访问子类成员，可以直接访问
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//这里是子类对象访问父类中的成员，需要加上父类的作用域Base::
//这样就可以访问到父类中和子类同名的成员了
//子类对象访问子类和父类中的成员函数
s.func();
s.Base::func(); //加上父类的作用域
s.Base::func(10);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
输出结果如下：
8.6 同名静态成员处理
- 问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？
静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致
子类对象访问子类同名静态成员 直接访问即可
子类对象访问父类同名静态成员 需要加作用域 - 总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base //父类
{
public:
static void func() //父类中和子类同名的静态成员函数
{
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) //函数重载
{
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A; //静态变量属性 类内声明
};
int Base::m_A = 100; //静态变量属性 类外初始化
/****************************************************************************************************************************/
class Son : public Base //子类
{
public:
static void func() //子类中和父类同名的静态成员函数
{
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
/****************************************************************************************************************************/
void test01() //访问同名成员属性示例
{
cout << "************** test01 ***************" << endl;
cout << "通过对象访问： " << endl;
Son s;
cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
cout << "通过类名访问： " << endl;
cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;//Son::Base::m_A是通过子类类名访问子类继承的父类作用域下的m_A属性
//cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;也可以写成cout << "Base 下 m_A = " << Base::m_A << endl;
//但是意义不同 一个是从子类中拿到 一个是直接从父类中拿到
}
void test02() //访问同名成员函数示例
{
cout << "************** test02 ***************" << endl;
cout << "通过对象访问： " << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
cout << "通过类名访问： " << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
Son::Base::func(100); //出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
}
int main()
{
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
8.7 继承语法
- C++允许一个类继承多个类，土话就是说，让一个儿子认多个爹
- 语法： class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2…
- 多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
- C++实际开发中不建议用多继承
- 总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域
#include "iostream"
using namespace std;
/****************************************************************************************************************************/
class Base1 //父类1
{
public:
Base1()
{
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
/****************************************************************************************************************************/
class Base2 //父类2
{
public:
Base2()
{
m_A = 200; //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确，这样可以暴露问题
}
public:
int m_A;
};
/****************************************************************************************************************************/
//语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2
class Son : public Base2, public Base1//子类继承了父类1和父类2
{
public:
Son()
{
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
/****************************************************************************************************************************/
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
cout << s.Base1::m_A << endl;//加上作用域
cout << s.Base2::m_A << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
输出结果如下：
8.8 菱形继承问题以及解决办法
- 菱形继承概念：
两个派生类继承同一个基类，又有某个类同时继承者两个派生类，这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承 - 菱形继承问题：
1.羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。
2.草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。 - 总结：
1.菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
2.利用虚继承可以解决菱形继承问题 加关键字 virtual
#include "iostream"
using namespace std;
class Animal//动物类
{
public:
int m_Age;
};
//从父类(动物类)那里继承的两个子类是羊类和驼类 从子类那里继承的是孙类(羊驼类)
//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {}; //驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//这份数据只有一份就可以了，菱形继承导致数据有两份，导致资源开销加倍
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//加作用域区分
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//加作用域区分
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
/*
vbptr虚基类指针
v - virtual
b - base
ptr - pointer
vbptr指向vbtable
*/
输出结果如下：
