C++从0到1的入门级教学（十三）——继承
13 继承
继承是面向对象三大特性之一。有些类和类之间存在特殊的关系，如下图所示：
我们发现，定义这些类的时候，每个子节点都有父节点的特性，且有自己的特性。如果在定义类的时候，有诸如以上的关系，那么我们在C++中和Java中都可以采用继承的方式来简化代码。
13.1 继承的基本语法
继承的语法是class 子类类名:继承方式 父类类名。让我们看一下下面的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
//class Java
//{
//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 << "Java学科视频" << endl;
// }
//};
//
//class Python
//{
//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
//{
//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;
// }
//};
//继承公共页面
class BasePage
{
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;
}
};
//Java页面
class Java :public BasePage
{
public :
void content()
{
cout << "Java学科视频" << endl;
}
};
//Java页面
class Python :public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP :public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01()
{
cout << "Java 下载视频页面如下：" << endl;
Java java;
java.header();
java.footer();
java.left();
java.content();
cout << "Python 下载视频页面如下：" << endl;
Python python;
python.header();
python.footer();
python.left();
python.content();
cout << "C++ 下载视频页面如下：" << endl;
CPP cpp;
cpp.header();
cpp.footer();
cpp.left();
cpp.content();
}
int main()
{
test01();
}
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子类有时候也叫
派生类，而父类有时候也叫基类。继承的使用如果是对于学习过Java的人来说是非常简单的，但不同于Java的是，其并不是像Java一样是单继承而是多继承，这个观点我们在后面持续提到，不用着急。
13.2 继承方式
我们已经知道继承的语法怎么使用了，但是我们对继承的方式还是了解颇浅，在这一小节中，让我们看下继承有哪些方式吧。
继承的方式一共有三类：
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
让我们看一下继承方式的示意图：
对于父类私有的东西，子类无论如何继承都无法得到，这是其一；除了私有权限的东西，其他的都好说，如果是公共继承，那么子类会将父类的公有属性和保护属性继承，并且不变其权限；如果是保护继承，那么在继承父类除私有属性外，其他属性一律变为子类保护属性；同样地，如果是私有继承，那么在继承父类除私有属性外，其他属性一律变为子类私有属性。
#include <iostream>
using namespace std;
//继承方式
//公共继承
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 :public Base1
{
public:
void func()
{
m_A = 10;//父类中的公共权限成员，到子类中依然是公共权限
m_B = 10;//父类中的保护权限成员，到了子类中依然是保护权限
//m_C = 10;不可访问，父类中的私有权限成员，子类继承不了
}
};
void test01()
{
Son1 s1;
s1.m_A;//公共权限类内可访问，类外也可访问
//s1.m_B;保护权限类内可访问，类外不可访问
}
//保护继承
class Base2
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class son2 :protected Base2
{
public:
void func()
{
m_A = 100;//父类中公共成员，到了子类中变成保护权限
m_B = 100;//父类中保护成员，到了子类中变成了保护权限
//m_C = 100;即使是保护继承，子类依然得不到父类私有成员
}
};
void test02()
{
son2 s2;
//s2.m_A = 100;//在son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s2.m_B = 100;//与上面同理，不多解释
}
//私有继承
class Base3
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class son3 : private Base3
{
public:
void func()
{
m_A = 100;//父类中公共成员，到了子类中变成私有权限
m_B = 100;//父类中保护成员，到了子类中变成了私有权限
//m_C = 100;即使是保护继承，子类依然得不到父类私有成员
}
};
void test03()
{
son3 s3;
//s3.m_A = 100;//在son3中m_A变为私有权限，因此类外访问不到
//s3.m_B = 100;//与上面同理，不多解释
}
int main()
{
test01();
test02();
test03();
}
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13.3 继承的对象模型
有时候我们应该提出一个疑问，对于从父类继承而来的成员，哪些属于子类对象？
从下面的代码中，我们相信可以找到自己想要的答案。
#include <iostream>
using namespace std;
//继承中的对象模型
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son : public Base
{
public:
int m_D;
};
void test01()
{
cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
int main()
{
test01();
}
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out：
为什么会这样？
从结果来看，父类中非静态成员属性都会被子类继承下去。即使是私有的成员，虽然编译器不能让其访问，但是还是能够继承下来。
我们想要验证这个猜想。
对此我们可以打开Vistul stdio的开发者命令行工具。
打开完后。我们回来找到我们的代码文件对应的位置。
复制备用。
我们使用linux命令在开发者命令行工具中实现文件路径跳转。
cd C:\ cd C:\UserWorkStation\3_代码\C++\Test01
- 1
- 2
然后使用以下命令查看该文件夹下的文件。
dir
- 1
用以下的命令——
报告单个类分布图+类名字+文件名字。cl /d1 reportSingleClassLayoutSon Test01.cpp
- 1
从图上我们可以看到，实际上父类的私有成员也被子类Son继承下来了，之所以不能用只不过是受编译器的影响无法访问罢了 。
13.4 继承中构造和析构顺序
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。那么此时我们引出问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后呢？从下面的代码中，我们或许能够找到我们的答案。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base构造函数！" << endl;
}
~Base()
{
cout << "Base析构函数！" << endl;
}
};
class Son :public Base
{
public:
Son()
{
cout << "Son构造函数！" << endl;
}
~Son()
{
cout << "Son析构函数！" << endl;
}
};
void test01()
{
Son s;
}
int main()
{
test01();
}
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out：
其实这个结果是显而易见的。因为你没有父类哪来的子类，而且子类的供给来源于父类，要想销毁父类必须先把子类给消除。
13.5 继承同名成员处理方式
我们不禁抛出一个问题，当子类和父类出现同名的成员时，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？
很简单，加修饰符即可。对于访问子类同名的成员，直接访问即可，但是如果访问父类同名成员，加上作用域。
跟着下面的代码敲一下，我相信你能够理解我说的是什么。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public :
Base()
{
m_A = 100;
}
int m_A;
void func()
{
cout << "Base-func()调用" << endl;
}
};
class Son :public Base
{
public:
Son()
{
m_A = 200;
}
int m_A;
void func()
{
cout << "Son-func()调用" << endl;
}
};
//同名成员属性的处理方式
void test01()
{
Son s;
cout << "Son的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象 访问到父类中同名成员，需要加上作用域
cout << "Base的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数的处理方式
void test02()
{
Son s;
s.func();
s.Base::func();
}
int main()
{
//test01();
test02();
}
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在上面的代码中，明显地，如果想要调用子类的同名函数，直接按平时那么调用就行了；但是如果想要调用父类的同名函数，那么就需要加上父类::成员实现调用。
还有一个需要考虑的问题是，我们前面讲过函数重载。函数重载时，相同名字的函数就会变多，此时又会发生什么情况呢？
我们试着对父类的同名函数重载。
class Base
{
public :
Base()
{
m_A = 100;
}
int m_A;
void func()
{
cout << "Base-func()调用" << endl;
}
void func(int a)
{
a = 100;
}
};
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这时候如果想要试着不加作用域在子类对象中调用父类的重载函数，那么会失败。
因为在你不加作用域时，系统会默认为你想要调用的是子类对象中的同名函数，而同名函数没有重载，重载的是父类的；换而言之，当子类的父类出现同名函数时，如果通过子类对象调用，那么父类的所有同名函数都会被屏蔽，而如果想要得到被屏蔽的函数，加上作用域就能解决这一问题。
13.6 继承同名静态成员处理方式
在前面的叙述中，我们谈论的都是非静态成员。这这一小节中，我们试着谈论一下静态成员。
我们不禁发问，静态成员和非静态成员处理方法一样吗？答案是一样的。
我们试着敲一下下面的代码，它能告诉我们答案。
#include <iostream>
using namespace std;
//继承中的同名静态成员处理方式
class Base
{
public:
static int m_A;
static void func()
{
cout << "Base_func" <<endl;
}
};
int Base::m_A = 100;
class Son:public Base
{
public:
static int m_A;
static void func()
{
cout << "Son_func" << endl;
}
};
int Son::m_A = 200;
//同名静态成员属性
void test01()
{
//1、通过对象访问
Son s;
cout << "Son的m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "Son的m_A = " << Son::m_A << endl;
cout << "Base的m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名静态成员函数
void test02()
{
//1、通过对象访问
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
Son::func();
Son::Base::func();
}
int main()
{
//test01();
test02();
}
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13.7 多继承语法
不同于Java，C++有着多继承模式。换而言之，C++允许一个子类继承多个父类。其语法如下：
class 子类:继承方式 父类1,继承方式 父类2…
当然，多继承会伴随着同名成员的出现，所以需要加上作用域加以区分。
在实际开发中，是不推荐使用多继承的。
让我们试着敲一下下面的代码，仔细体会其中的意境。
#include <iostream>
using namespace std;
//多继承语法
class Base1
{
public:
Base1()
{
m_A = 100;
}
int m_A;
};
class Base2
{
public:
Base2()
{
m_B = 200;
}
int m_B;
};
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
Son()
{
m_C = 300;
m_D = 400;
}
int m_C;
int m_D;
};
void test01()
{
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
}
int main()
{
test01();
}
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out：
多继承满足单继承的一切特性。也就是说，单继承出现的问题，多继承也会出现，这时候就需要仔细回顾前面几个小节的知识了。
13.8 菱形继承
从名字上看很好理解。菱形继承就是一个父类分两子类，然后又有个孙子类继承两子类。就这么简单。当你听到钻石继承这个术语时，一般也是指菱形继承。
菱形继承也会出现几个问题。最简单的问题就是，如果两个子类有同名成员，那么在孙类的时候调用两个子类的同名成员就得加上作用域，以防出现二义性。
还有一个问题是，我们继承动物的数据时，由于两个子类的继承，两个子类分别占有一个数据，当孙类继承两子类时，就会继承两份动物数据，但是我们很清楚，这份数据我们只需要一份，为此，我们需要解决这个问题。
在下面的代码中，我们会提到我们是如何解决这个问题的。
#include <iostream>
using namespace std;
//动物类
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//羊类
class Sheep:virtual public Animal
{
};
//驼类
class Tuo :virtual public Animal
{
};
//羊驼类
class YangTuo :public Sheep, public Tuo
{
};
void test01()
{
YangTuo yt;
yt.Sheep::m_Age = 18;
yt.Tuo::m_Age = 28;
//出现菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加上作用域区分
cout << "yt.Sheep::m_Age" << yt.Sheep::m_Age << endl;
cout << "yt.Tuo::m_Age" << yt.Tuo::m_Age << endl;
//问题2：羊驼的年龄到底是多少？菱形继承导致了数据有两份，资源浪费
//解决：利用虚继承就能够解决上述问题。
cout << "yt.m_Age" << yt.m_Age << endl;
}
int main()
{
test01();
}
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out：
虚继承、虚基类和虚基类指针
如果我们只想在子类中保留一份数据，那么我们可以定义虚基类，使派生类中只保留一份拷贝。
虚基类的定义方式是，在子类继承父类时，在冒号后继承方式前间添加
virtual关键字，这样，它们共同继承的父类我们就叫做虚基类。对应到上述的例子，Animal就是虚基类。我们使用13.3中学习到的开发者工具看一下类的结构。
从图中可以看出，虚基类的两个子类内部供有一个
虚基类表(vbtable)，该表中记载着对于基类数据的使用，当我们用羊驼类继承两子类时，羊驼类中拥有两根虚基类指针，分别指向两个虚基类表，以便共享同一份数据。
文章来源: blog.csdn.net，作者：ArimaMisaki，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：blog.csdn.net/chengyuhaomei520/article/details/124219920
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