[C++学习笔记] is-a继承关系——公有继承（part 1）

• 前言

今天继续更新C++的学习笔记，这次涉及的主题是类继承。类继承总共有三种，分别是公有类继承（is-a关系，或者is-a-kind-of关系），私有继承以及保护继承。为了简便，这篇文章主要记录的公有继承（is-a关系）。

注：有问题请在评论区或者通过其它可能的方式指正。

目录

1.基本概念：

2. 虚方法的使用——如何给基类中的函数增加新功能？

3.补充说明——虚方法的使用注意事项

1.基本概念：

• 派生类（Derived Class）和基类（based Class）

公有继承的一般的定义方式为

// 基类
class Show
{
    private: 
        ...// 私有部分
    public: 
        ...//公有部分
};

// 派生类（子类），采用冒号进行声明
class ShowPro: public Show
{
    private: 
        ...// 私有部分
    public: 
        ...//公有部分
};

上面的代码里包含了两种定义方式，分别是普通类的定义方式以及派生类（公有类继承后的类）的定义方式。

其中，类Show即为基类，相当于原本的财产拥有者。类ShowPro即为派生类，是继承了Show类属性（含成员变量和成员函数）的财产继承人。

• is-a继承关系（三种中的一种），属于公有继承（继承的是公有的财产）

首先，继承的对象是基类，而继承的部分便是基类中的public部分。因此，当你想用派生类（Derived Class）去访问基类（based Class）的prviate部分时，这种行为将会遭到报错处理。（因为private部分没有被继承）。当然，这也可以理解为private 本身起到的保护作用。解决措施是，将需要访问的部分放入protected中。

• protected 的作用

protected 在一般情况下和private 一样，具有保护功能。但在公有类继承中则会显示出不同的作用；例如，派生类可以访问protected 中成员（包括函数和变量），而不会像访问protected中成员一样，被禁止。

• 公有继承的目的和作用

公有继承的可以使得派生类获得基类的中的方法和变量的使用权限（仅限被继承的部分），并可以根据需要调用这些方法或者修改这些变量。这样带来的好处自然是“方便和高效”！因为这样相当于在原本已经盖好的房子上进行作业，直接省去了重新编写一些基本方法的工作量。

2. 虚方法的使用——如何给基类中的函数增加新功能？

class ShowPro: public Show
{
    private: 
        ...// 私有部分
    public: 
        ...//公有部分
};

在介绍虚方法之前，我们先简单的介绍下该方法的来由。上面我们谈到，我们可以采用公有继承的方式（如上代码所示）来继承基类中已经编写好的函数和变量，而且我们还拥有访问和使用这些继承到的“财产”。但还有的一个关键问题是，如果你还想要对这些已经编写好的函数进行一些“功能补充”，咋办？

“我们就想改进改进，优化优化，不行吗？”

“好吧，当然可以！”

C++提供了虚方法来完成这个工作。我们仅需将想要修改的方法，利用关键字Virtual(虚拟的)

可将类中的成员函数定义为虚方法。这样便可以获得修改的权限。

具体示例如下：

/*一个名称空间*/
namespace SHOW
{
	/*基类*/
	class Show
	{
		private:
			int gauss;
			std::string words ;
		public:
			Show():gauss(0),words("hello I am Show"){};
			Show(const int i,const std::string s):gauss(i),words(s){};
// 将其声明为虚基类方法，我们将可以在使得派生类的方法可修改
			virtual void showstr() 
			{
				std::cout << words << " (" << gauss << ")" << std::endl;
			};
	};
	
	/*派生类*/
	class ShowPro: public Show
	{
		private:
			int age = 0;
		public:
			ShowPro();
			ShowPro(const int i,const int age,const std::string s);
// 派生类的virtual只起标记作用，但不介意省去，而是留着作为一种标记
			virtual void showstr(); 
	};
};

这里的showstr()成员函数在基类和派生类中都存在。换言之，我们在派生类（继承财产的继承人）中重新定义了这个函数，使得它具备更多功能。

3.补充说明——虚方法的使用注意事项

以下是需要知道构造函数、析构函数等概念才能深刻了解的部分，这里附上使得文章完整些。需要注意的是，这里我用了比较通俗的解释（并加入了自己的理解），如果想要查严谨的说明，请查阅其它资料。

（1）虚方法不能用于构造函数，因为不同的对象需要进行的初始化方法一般是不同的，这样的使用没有意义。
（2）析构函数必须是virtual的，因为一般delete的类对象不同（delete配合new使用，用于给指针分配内存），这样防止内存泄漏，并使得效率更高。
（3）虚方法只适用于成员函数，因此友元函数是不能使用虚方法的，因为友元函数不是成员函数。
（4）若是具有函数重载的成员函数被设置为虚方法，则所有的重载类型都要被设置为虚方法（否则会被隐藏，失去作用）

对于（4），这里特别进行说明。

函数重载：如果没掌握这个概念，可以这样简单理解，函数重载相当于一个函数名有多种定义，形象地表述就是"很多人都叫张三，但他们却都不是同一个人，各自做着不同的工作"

现在对（4）进行解释，如下代码中，我们对运算符成员函数operator = 进行了函数重载，如果将这种经过重载的函数声明为虚方法，则要将所有的=都声明为虚方法。否则没有声明的函数将会被隐藏，失去作用。

class Array
	{
		private:
			int len; 
			char * str;
		public:

			/*重新定义构造函数*/
			Array() ; 
			Array(const char * s); 
			Array(const Array & arr); 

			/*我们也需要重构赋值构造函数*/
            /*这里我们对=使用了函数重载*/
			Array & operator = (const Array & arr); 
			Array & operator = (const char * s);		
			
			/*析构函数*/
			~Array();
	};

本文最新修改于2022-03-03