多态和继承

继承

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。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
 

继承的格式：class 吕布（子类）:pubilc（继承方式） 董卓(父类）

              class 吕布（子类）:pubilc 董卓，pubilc 丁原  （多继承）

一、基类与派生类赋值关系转换

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赋值兼容规则

1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
 

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 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
sobj = pobj;
// 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;

 1代码：子类赋值给父类的过程是切割，切片 将父类切出。

反过来则不行 。

二、继承类的作用域

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构成隐藏关系，可以看出这样代码虽然能跑，但是非常容易混淆
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:"<

隐藏：当子类和父类同时有同名成员时，子类成员隐藏父类的成员 也叫重定义。

访问父类成员 要加作用域 。

访问子类成员 直接访问即可。

上面是成员同名情况，下面讲讲函数同名情况。

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如下 AB构成重定义的关系。不是重载 重载要求在同一作用域

void Test()
{
Student s1;
s1.Print();
};
// 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
// 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)
{
A::fun();
cout << "func(int i)->" <

三、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。

                                                                     代码汇总：

class Person{public :Person(const char* name = "peter"): _name(name )
{
cout<<"Person()" <

如下图所示

 

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。

                                                   可以看出 默认调了父类的拷贝构造

3. 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。

图：直接调用出现栈溢出

 父类被隐藏 如果要调用父类需要指定作用域Person::operator=(s)

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。

子类的析构函数和父类的析构函数会构成隐藏 ，因为他们会被编译器统一处理成destructor

要调用父类，同理要指定作用域

最后 调用顺序： 先调构造基类 再调派生类 析构函数则相反。

5. 派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造。
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

思考：如何设计一个不能被继承的类

答：构造函数/析构函数私有化

四、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
 

class Student;
class Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._stuNum << endl;
}
void main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
}

                                                              友元无法继承，会报错 

五、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。

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;}

 

                                             可以清晰看出访问的是同一个

六、多继承与菱形继承

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
菱形继承的问题：菱形继承有数据冗余和二义性的问题。在Assistant的对象中Person成员会有两份
解决方法:1.指定作用域

class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
// 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";
}

2.虚继承

拟继承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。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用
 

class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
Assistant a ;
a._name = "peter";
}

Q：c++有哪些缺陷？菱形多继承为其中之一。

虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理：
为了研究虚拟继承原理，我们给出了一个简化的菱形继承继承体系，再借助内存窗口观察对象成员的模型

                                                     明显看出有数据冗余

 

 

七、继承和组合

1.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。
2.优先使用对象组合，而不是类继承 。
3.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 。
3.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。
4.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
5.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。

Q:用继承还是组合？
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。

关键：符合Is-a 就用继承 符合has-a用组合