c++继承
目录
为什么要使用继承
继承的概念
派生类定义方法
派生类访问权限控制
继承中的析构和构造
继承中的对象模型
对象构造和析构的调用原则
子类和父类同名成员的处理方法
非自动继承的函数
静态成员在继承中的特点
多继承
多继承概念
菱形继承和虚继承
虚继承实现原理
为什么要使用继承
一个类继承另一个类，这样类中可以少定义一些成员
如果直接定于职工类 代码重复比较严重
继承的概念
c++ 最重要的特征是代码重用，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，新的类不仅拥有旧类 的成员，还拥有新定义的成员。
一个 B 类继承于 A 类，或称从类 A 派生类 B 。这样的话，类 A 成为基类（父类），类 B 成为派生类（子类）。 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
派生类定义方法
派生类定义格式：
Class 派生类名 : 继承方式 基类名 {//派生类新增的数据成员和成员函数}
三种继承方式：
public ： 公有继承
private ： 私有继承
protected ： 保护继承
从继承源上分：
单继承：指每个派生类只直接继承了一个基类的特征
多继承：指多个基类派生出一个派生类的继承关系 , 多继承的派生类直接继承了不止一个基类的特征
#include
#include
using namespace std;
class Animal
{
public:
int age;
void printf()
{
cout << age << endl;
}
};
class Dog : public Animal
{
public:
int tail_len;
/*相当于拷贝代码
int age;
void printf()
{
cout << << endl;
}
*/
};
void test01()
{
Dog d;
d.age = 10;
d.printf();
} 派生类访问权限控制
派生类继承基类，派生类拥有基类中全部成员变量和成员方法（除了构造和析构之外的成员方法），但是在派生 类中，继承的成员并不一定能直接访问，不同的继承方式会导致不同的访问权限。 派生类的访问权限规则如下：
//基类
class A{
public:
int mA;
protected:
int mB;
private:
int mC;
};
//1. 公有(public)继承
class B : public A{
public:
void PrintB(){
cout << mA << endl; //可访问基类 public 属性
cout << mB << endl; //可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
class SubB : public B{
void PrintSubB(){
cout << mA << endl; //可访问基类 public 属性
cout << mB << endl; //可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
void test01(){
B b;
cout << b.mA << endl; //可访问基类 public 属性
//cout << b.mB << endl; //不可访问基类 protected 属性
//cout << b.mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
//2. 私有(private)继承
class C : private A{
public:
void PrintC(){
cout << mA << endl; //可访问基类 public 属性
cout << mB << endl; //可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
class SubC : public C{
void PrintSubC(){
//cout << mA << endl; //不可访问基类 public 属性
//cout << mB << endl; //不可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
void test02(){
C c;
//cout << c.mA << endl; //不可访问基类 public 属性
//cout << c.mB << endl; //不可访问基类 protected 属性
//cout << c.mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
//3. 保护(protected)继承
class D : protected A{
public:
void PrintD(){
cout << mA << endl; //可访问基类 public 属性
cout << mB << endl; //可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
class SubD : public D{
void PrintD(){
cout << mA << endl; //可访问基类 public 属性
cout << mB << endl; //可访问基类 protected 属性
//cout << mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
};
void test03(){
D d;
//cout << d.mA << endl; //不可访问基类 public 属性
//cout << d.mB << endl; //不可访问基类 protected 属性
//cout << d.mC << endl; //不可访问基类 private 属性
}
继承中的析构和构造
继承中的对象模型
在 C++ 编译器的内部可以理解为结构体，子类是由父类成员叠加子类新成员而成
#include
using namespace std;
class Aclass
{
public:
int mA;
int mB;
};
class Bclass : public Aclass
{
public:
int mC;
};
class Cclass : public Bclass
{
public:
int mD;
};
void test()
{
cout << "A size:" << sizeof(Aclass) << endl;
cout << "B size:" << sizeof(Bclass) << endl;
cout << "C size:" << sizeof(Cclass) << endl;
}
int main()
{
test();
return 0;
}
编译运行
对象构造和析构的调用原则
继承中的构造和析构
子类对象在创建时会首先调用父类的构造函数
父类构造函数执行完毕后，才会调用子类的构造函数
当父类构造函数有参数时，需要在子类初始化列表 ( 参数列表 ) 中显示调用父类构造函数
析构函数调用顺序和构造函数相反
#include
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(int age,string name)
{
this->age = age;
this->name = name;
cout << "Base构造函数" << endl;
}
~Base()
{
cout << "Base析构函数" << endl;
}
int age;
string name;
};
//创建子类对象时，必须先构造父类 需要调用父类的构造函数
class Son:public Base
{
public:
Son(int id,int age,string name):Base(age,name)
{
this->id = id;
cout << "Son构造函数" << endl;
}
~Son()
{
cout << "Son析构函数" << endl;
}
int id;
};
void test()
{
Son p(10,8,"lucy");
}
int main()
{
test();
return 0;
}
编译运行
建的时候先建在里边的父类 再建外边的子类 拆的时候先拆外边的子类 再拆里边的父类 很好理解
子类和父类同名成员的处理方法
如果子类和父类由同名的成员变量，父类的变量会被隐藏，访问的是子类变量
如果子类和父类由同名的成员函数，父类的函数会被隐藏，访问的是子类函数
#include
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(int a)
{
}
int a;
};
class Son:public Base
{
public:
Son(int a1,int a2):Base(a1),a(a2)
{
}
int a;
};
void test()
{
Son p(10,20);
cout << p.a << endl;//输出20
}
int main()
{
test();
return 0;
} 非自动继承的函数
不是所有的函数都能自动从基类继承到派生类中。构造函数和析构函数用来处理对象的创建和析构操作，构造和析构函数只知道对它们的特定层次的对象做什么，也就是说 构造函数和析构函数 不能被继承，必须为每一个特定的派生类分别创建。
另外 operator= 也不能被继承，因为它完成类似构造函数的行为。也就是说尽管我们知道如何由 = 右边的对象如何初始化= 左边的对象的所有成员，但是这个并不意味着对其派生类依然有效。
在继承的过程中，如果没有创建这些函数，编译器会自动生成它们。
静态成员在继承中的特点
如果子类和父类有同名的静态成员变量，父类中的静态成员变量会被隐藏
如果子类和父类有同名的静态成员函数，父类中的静态成员函数都会被隐藏
class Base{
public:
static int getNum()
{
return sNum;
}
static int getNum(int param)
{
return sNum + param;
}
public:
static int sNum;
};
int Base::sNum = 10;
class Derived : public Base
{
public:
static int sNum; //基类静态成员属性将被隐藏
#if 0
//重定义一个函数，基类中重载的函数被隐藏
static int getNum(int param1, int param2)
{
return sNum + param1 + param2;
}
#else
//改变基类函数的某个特征，返回值或者参数个数，将会隐藏基类重载的函数
static void getNum(int param1, int param2)
{
cout << sNum + param1 + param2 << endl;
}
#endif
};
int Derived::sNum = 20
多继承
多继承概念
一个类继承了多个类
#include
using namespace std;
class A
{
public:
int a;
};
class B
{
public:
int a;
};
class C:public A,public B
{
public:
int a;
};
void test()
{
C c;
c.a = 10;
c.A::a= 20;
c.B::a = 30;
}
int main()
{
test();
return 0;
} 菱形继承和虚继承
两个派生类继承同一个基类而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，或者钻石型继承。
这种继承所带来的问题：
1. 羊继承了动物的数据和函数，鸵同样继承了动物的数据和函数，当草泥马调用函数或者数据时，就会产生二义性。
2. 草泥马继承自动物的函数和数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。
上述问题如何解决？对于调用二义性，那么可通过指定调用那个基类的方式来解决，那么重复继承怎么解决？
对于这种菱形继承所带来的两个问题，c++为我们提供了一种方式，采用虚基类(virtual )。
#include
using namespace std;
class BigBase{
public:
BigBase(){ mParam = 0; }
void func(){ cout << "BigBase::func" << endl; }
public:
int mParam;
};
class Base1 : public BigBase{};
class Base2 : public BigBase{};
class Derived : public Base1, public Base2{};
int main(){
Derived derived;
//1. 对“func”的访问不明确
//derived.func();
//cout << derived.mParam << endl;
cout << "derived.Base1::mParam:" << derived.Base1::mParam << endl;
cout << "derived.Base2::mParam:" << derived.Base2::mParam << endl;
//2. 重复继承
cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl; //8
return 0;
}
上述问题如何解决？对于调用二义性，那么可通过指定调用那个基类的方式来解决，那么重复继承怎么解决？
对于这种菱形继承所带来的两个问题， c++ 为我们提供了一种方式，采用虚基类。那么我们采用虚基类方式将代码 修改如下：
#include
using namespace std;
class BigBase{
public:
BigBase(){ mParam = 0; }
void func(){ cout << "BigBase::func" << endl; }
public:
int mParam;
};
class Base1 : virtual public BigBase{};
class Base2 : virtual public BigBase{};
class Derived : public Base1, public Base2{};
int main(){
Derived derived;
//二义性问题解决
derived.func();
cout << derived.mParam << endl;
//输出结果:12
cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl;
return 0;
}
虚继承实现原理
以上程序 Base1 ， Base2 采用虚继承方式继承 BigBase, 那么 BigBase 被称为虚基类。
通过虚继承解决了菱形继承所带来的二义性问题。
但是虚基类是如何解决二义性的呢？并且 derived 大小为 12 字节，这是怎么回事?
通过内存图，我们发现普通继承和虚继承的对象内存图是不一样的。我们也可以猜测到编译器肯定对我们编写的程序做了一些手脚。
BigBase 菱形最顶层的类，内存布局图没有发生改变。Base1和 Base2 通过虚继承的方式派生自 BigBase, 这两个对象的布局图中可以看出编译器为我们的对象中增加了一 个vbptr (virtual base pointer),vbptr 指向了一张表，这张表保存了当前的虚指针相对于虚基类的首地址的偏移量。Derived 派生于 Base1 和 Base2, 继承了两个基类的 vbptr 指针，并调整了 vbptr 与虚基类的首地址的偏移量。
由此可知编译器帮我们做了一些幕后工作，使得这种菱形问题在继承时候能只继承一份数据，并且也解决了二义 性的问题。现在模型就变成了 Base1 和 Base2 Derived 三个类对象共享了一份 BigBase 数据。
当使用虚继承时，虚基类是被共享的，也就是在继承体系中无论被继承多少次，对象内存模型中均只会出现一个 虚基类的子对象（这和多继承是完全不同的）。即使共享虚基类，但是必须要有一个类来完成基类的初始化（因为所有的对象都必须被初始化，哪怕是默认的），同时还不能够重复进行初始化，那到底谁应该负责完成初始化 呢？C++ 标准中选择在每一次继承子类中都必须书写初始化语句（因为每一次继承子类可能都会用来定义对象），
但是虚基类的初始化是由最后的子类完成，其他的初始化语句都不会调用
class BigBase{
public:
BigBase(int x){mParam = x;}
void func(){cout << "BigBase::func" << endl;}
public:
int mParam;
};
class Base1 : virtual public BigBase{
public:
Base1() :BigBase(10){} //不调用 BigBase 构造
};
class Base2 : virtual public BigBase{
public:
Base2() :BigBase(10){} //不调用 BigBase 构造
};
class Derived : public Base1, public Base2{
public:
Derived() :BigBase(10){} //调用 BigBase 构造
};
//每一次继承子类中都必须书写初始化语句
int main(){
Derived derived;
return 0;
}
注意：
虚继承只能解决具备公共祖先的多继承所带来的二义性问题，不能解决没有公共祖先的多继承的 .
工程开发中真正意义上的多继承是几乎不被使用，因为多重继承带来的代码复杂性远多于其带来的便利，多重继 承对代码维护性上的影响是灾难性的，在设计方法上，任何多继承都可以用单继承代替。