C++继承详解——基类派生类对象赋值转换、菱形虚拟继承
hello，这里是bangbang，今天来讲下继承。
面向对象三大特性：封装、继承、多态。
目录
1. 继承的概念及定义
1.1 继承的概念
1.2 继承定义
1.2.1 定义格式
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
2. 基类和派生类对象赋值转换
3. 继承中的作用域
4. 派生类的默认成员函数
5. 继承与友元与静态成员
5.1 继承与友元
5.2继承与静态成员
6. 继承模型
6.1 单继承
6.2 多继承
6.3 菱形继承
6.3.1 菱形虚拟继承
6.3.2 菱形虚拟继承原理
7. 继承总结
1. 继承的概念及定义
1.1 继承的概念
1.2 继承定义
1.2.1 定义格式
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
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类成员/继承方式
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public继承
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protected继承 | private继承 |
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基类的public成员
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派生类的public成员
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派生类的protected成员
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派生类的private成员
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基类的protected成员
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派生类的protected成员
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派生类的protected成员
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派生类的private成员
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基类的private成员
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在派生类中不可见
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在派生类中不可见
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在派生类中不可见
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题外话：我们可以看到基类的私有成员无论继承方式如何都是不可见的，其实这是C++大佬们踩的坑点，大佬在设计的时候想把所有情况都包含进去，但实际情况上大多数项目都使用的是public很少有private，但是因为语言的向上发展性，大佬们几乎不可能把语言回退（除了python3不兼容python2)避开坑点，只能再想办法填补这个坑，我们虽然知道这是坑点，但也要学习。
总结：
- 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 。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
题目：
如何定义一个不能被继承的类？
答：
C++98：父亲构造函数私有——子类是不可见。子类对象实例化，无法调用构造函数。
C++11：新增加关键字final（最终类）
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。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。
1.子类对象可以直接赋值给父类对象/指针、引用。
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;2.基类对象不能赋值给派生类对象。
//2.基类对象不能赋值给派生类对象 sobj = pobj;//错误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 = &sobj 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;
3. 继承中的作用域
4. 派生类的默认成员函数
- 构造函数
子类自己的成员跟类一样。（内置类型不处理->随机值，给缺省值，缺省值处理；自定义类型调用它的处理）
继承父类成员，必须调用父类的构造函数。如果基类没有默认的构造函数，则必须在子类构造函数的初始化列表阶段显示调用。
先构造父类在构造子类。
不允许子类在初始化列表直接初始化父类成员变量，采取匿名对象在初始化列表初始。
class Person
{
public:
Person(const char* name)
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
protected:
string _name;
}
class Student:public Person
{
public:
Student(const char* name, int num)
:Person(name) //匿名对象在初始化列表初始
, _num(num)
{
cout << "Student()" << endl;
}
protected:
int _num;
}- 析构函数
同上
不用显示调用父类析构函数，自动调用。 先析构子类再析构父类。
- 拷贝构造函数
自己成员，跟类和对象一样。（内置类型指拷贝->浅拷贝，自定义类型调用它的拷贝构造）
继承的父类成员，必须调用父类拷贝构造初始化。
- operator=
同上
operator=必须要调用父类的operator=完成父类的复制。
5. 继承与友元与静态成员
5.1 继承与友元
5.2继承与静态成员
6. 继承模型
6.1 单继承
6.2 多继承
题目：
多继承：（对象分布）先继承的在前面，后继承的在后面。
切片：
可以看到p1和p3实际上指向同一地方。
成员变量是局部变量放在栈中，入元素放栈顶，地址逐渐增高，b2是后继承的，所以地址比b1高，也就是p2比p1高。
6.3 菱形继承
6.3.1 菱形虚拟继承
6.3.2 菱形虚拟继承原理
这里给出一个简化的菱形继承模型用来研究。
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._a = 0;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;
}- 先不采用虚拟继承virtual，内存情况如下：
存储情况符合我们上面给出的菱形继承对象模型。
- 采用虚拟继承virtual，内存情况如下：
我们可以看到D对象中将A放到了对象组成的最下面，这个A同时属于B和C（公共的A）原来B和C存放A的位置放了2个地址，这2个地址（也就是虚基表指针）指向了一张表（虚基表），虚基表中存的是偏移量，通过偏移量找到公共的A。
7. 继承总结
3.继承和组合
- 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。如:人——学生。
- 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。如:轮胎——车。
- 优先使用对象组合，而不是类继承 。
- 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。
- 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。
