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目錄

一、繼承的概念

二、被繼承成員訪問(wèn)方式的變化

三、賦值兼容規(guī)則（切片）?

四、繼承中的作用域

五、子類的默認(rèn)成員函數(shù)

1、父、子類中各自的成員處理方式

2、需要自己寫默認(rèn)成員函數(shù)的情況

3、子類中默認(rèn)成員函數(shù)的寫法

3.1父類沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，需要在子類的構(gòu)造函數(shù)里補(bǔ)充

3.2在子類中顯式寫拷貝構(gòu)造

3.3在子類中顯式寫賦值運(yùn)算符重載

3.4不需要顯式調(diào)用析構(gòu)函數(shù)

六、繼承和友元、靜態(tài)成員的關(guān)系

七、菱形繼承和菱形的虛擬繼承

1、菱形繼承

2、二義性和數(shù)據(jù)冗余

3、虛擬繼承解決二義性和數(shù)據(jù)冗余

4、virtual關(guān)鍵字解決二義性和數(shù)據(jù)冗余的方法

4.1未使用virtual關(guān)鍵字

4.2使用virtual關(guān)鍵字

4.3虛繼承+重寫問(wèn)題

八、繼承和組合的區(qū)別

1、組合的使用場(chǎng)景

2、繼承和組合的區(qū)別

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一、繼承的概念

繼承機(jī)制是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使代碼可以復(fù)用的最重要的手段，它允許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加功能，這樣產(chǎn)生新的類，稱子類（派生類）。以前我們接觸的復(fù)用都是函數(shù)復(fù)用，繼承是類設(shè)計(jì)層次的復(fù)用。

現(xiàn)在有學(xué)生類和老師類，類中均有年齡、性別等相同的屬性，這些相同的屬性在每個(gè)類中都寫一份就會(huì)出現(xiàn)代碼的冗余?？梢允褂靡粋€(gè)父類包含這些共有的成員變量和成員函數(shù)，讓學(xué)生類、老師類作為子類對(duì)父類進(jìn)行繼承即可。

二、被繼承成員訪問(wèn)方式的變化

	public繼承	protected繼承	private繼承
父類的public成員	public	protected	private
父類的protected成員	protected	protected	private
父類的private成員	子類不可見(jiàn)	子類不可見(jiàn)	子類不可見(jiàn)

1、父類的private成員被子類繼承后是不可見(jiàn)的。不可見(jiàn)指的是父類的private成員會(huì)被繼承到子類，但是子類無(wú)論是在類里面還是類外面，都無(wú)法對(duì)這些被繼承的私有成員進(jìn)行訪問(wèn)。（但是可以使用繼承的“獲取成員變量的偷家函數(shù)”對(duì)這些不可見(jiàn)的成員變量進(jìn)行修改、訪問(wèn)）

2、除了父類中的private成員，其他成員被子類繼承后最終的訪問(wèn)方式取決于該成員在父類中的權(quán)限和繼承權(quán)限兩者權(quán)限較小的那個(gè)。

3、可以看出protected限定符是因?yàn)槔^承才出現(xiàn)的。保護(hù)和私有在當(dāng)前類中沒(méi)有區(qū)別，但子類繼承時(shí)，父類中的私有成員子類是不可見(jiàn)的，而保護(hù)成員是可見(jiàn)的。

4、在實(shí)際中一般使用都是public繼承，因?yàn)閜rotetced/private繼承下來(lái)的成員都只能在派生類的類里面使用，實(shí)際中擴(kuò)展維護(hù)性不強(qiáng)。父類一般是公有和保護(hù)，不使用私有。

5、class默認(rèn)私有繼承，struct默認(rèn)公有繼承。但好習(xí)慣是寫明繼承方式。

struct Student : public person
{

};
struct Teacher :person//不提倡，最好寫明繼承方式
{
};

三、賦值兼容規(guī)則（切片）?

class Person
{
protected:
	string _name;
	string _sex;
	int _age;
};
class Student : public Person
{
public:
	int _num;//學(xué)號(hào)
};
int main()
{
	Person p;
	Student s;
	//父類=子類 賦值兼容/切割/切片
	p = s;//父類對(duì)象
	Person* ptr = &s;//父類的指針
	Person& ref = s;//父類的引用
	return 0;
}

1、子類對(duì)象可以賦值給父類對(duì)象、父類的指針、父類的引用。這種操作叫做賦值兼容/切割/切片，意為將子類對(duì)象中繼承于父類的成員切割下來(lái)賦值給父類對(duì)象。這不是類型轉(zhuǎn)換，是天然的賦值行為。(切片僅限公有繼承。舉例：父類為公有，子類保護(hù)或私有繼承后，成員變?yōu)楸Ｗo(hù)和私有，子類再切片給父類，那么被繼承的成員權(quán)限會(huì)變，所以切片僅限公有繼承)

2、只能將子類對(duì)象賦值給父類，父類對(duì)象不能給子類賦值。但是指針和引用卻可以，不過(guò)存在越界風(fēng)險(xiǎn)。

int main()
{
	Person p;
	Student s;
	//s = (Student)p;//父類對(duì)象無(wú)法賦值給子類，強(qiáng)轉(zhuǎn)也不行
	Student* ptr = (Student*)& p;//類型強(qiáng)轉(zhuǎn)，有越界風(fēng)險(xiǎn)
	Student& ref = (Student&)p;//類型強(qiáng)轉(zhuǎn)，有越界風(fēng)險(xiǎn)
	return 0;
}

3、基類的指針或者引用可以通過(guò)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換賦值給派生類的指針或者引用。但是必須是基類的指針是指向派生類對(duì)象時(shí)才是安全的。這里基類如果是多態(tài)類型，可以使用RTTI(Run-Time Type Information)的dynamic_cast 來(lái)進(jìn)行識(shí)別后進(jìn)行安全轉(zhuǎn)換。

四、繼承中的作用域

1、在繼承中父類和子類都有自己獨(dú)立的類域。

2、當(dāng)子類和父類中存在同名成員時(shí)，子類將會(huì)屏蔽繼承于父類的同名成員，這種情況被稱為隱藏或重定義。（子類內(nèi)部?jī)?yōu)先使用自己類域的同名成員，外部可使用stu.Person::_name進(jìn)行顯示訪問(wèn)）

3、子類和父類中的同名成員函數(shù)并不構(gòu)成函數(shù)重載，因?yàn)樗鼈兯幱诓煌念愑?，子類?huì)隱藏父類同名函數(shù)。

4、父類和子類盡量不要使用同名成員。

五、子類的默認(rèn)成員函數(shù) 1、父、子類中各自的成員處理方式

子類中有兩部分成員，一類是子類原生的成員，另一類是繼承于父類的成員。

對(duì)于原生成員，按照普通類調(diào)用默認(rèn)成員函數(shù)的規(guī)則進(jìn)行處理；對(duì)于繼承于父類的成員，將會(huì)調(diào)用父類中的默認(rèn)成員函數(shù)進(jìn)行處理。（各管各的）

2、需要自己寫默認(rèn)成員函數(shù)的情況

1、父類沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，需要自己顯式寫構(gòu)造。

2、子類存在淺拷貝問(wèn)題，需要自己顯式寫拷貝構(gòu)造和賦值。

3、子類有資源需要釋放，需要自己寫顯式析構(gòu)。

3、子類中默認(rèn)成員函數(shù)的寫法 3.1父類沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，需要在子類的構(gòu)造函數(shù)里補(bǔ)充

class Person
{
public:
	Person(const char* name)
		: _name(name)
	{}
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
	Student(const char* name = "張三", int num = 10)
		: Person(name)//必須調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化
		, _num(num)
	{}
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};

父類有提供默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)就可以不用在子類寫了。

3.2在子類中顯式寫拷貝構(gòu)造

class Person
{
public:
	Person(const Person& p)//形參：引用切片對(duì)象
		: _name(p._name)
	{}
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
	Student(const Student& s)
		:Person(s)//切片
		,_num(s._num)
	{}
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};

利用切片傳入父類對(duì)象構(gòu)造父類。Student s1(s2),在初始化列表中，利用s2中的父類成員去拷貝構(gòu)造s1中的父類成員。

3.3在子類中顯式寫賦值運(yùn)算符重載

class Person
{
public:
	Person& operator=(const Person& p)
	{
		if (this != &p)
			_name = p._name;
		return *this;
	}
protected:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
	Student& operator=(const Student& s)
	{
		if (this != &s)//防止自己給自己賦值
		{
			Person::operator=(s);//切片傳入父類賦值運(yùn)算符重載中
			//根據(jù)子類成員進(jìn)行深淺拷貝
			_num = s._num;
		}
		return *this;
	}
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};

在子類賦值運(yùn)算符重載中調(diào)用父類賦值運(yùn)算符重載，通過(guò)切片，完成父類成員的賦值。

3.4不需要顯式調(diào)用析構(gòu)函數(shù)

錯(cuò)誤代碼：

~Student()
{
    Person::~Person();
}
//子類析構(gòu)函數(shù)結(jié)束后會(huì)調(diào)用一次父類的析構(gòu)函數(shù)

~Person前必須加類域Person。因?yàn)槲鰳?gòu)函數(shù)的名字會(huì)被編譯器統(tǒng)一處理為destructor()，子類的析構(gòu)函數(shù)和父類的析構(gòu)函數(shù)之間構(gòu)成隱藏，所以這里需要寫明類域。

但是，我們并不需要顯式調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)，因?yàn)槌隽俗宇愇鰳?gòu)函數(shù)的作用域，編譯器會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的析構(gòu)。手動(dòng)調(diào)用父類析構(gòu)將會(huì)造成重復(fù)析構(gòu)。

六、繼承和友元、靜態(tài)成員的關(guān)系

1、友元關(guān)系不能被繼承

2、父類中的靜態(tài)成員也會(huì)被繼承，但是整個(gè)繼承關(guān)系中共用這個(gè)靜態(tài)成員

七、菱形繼承和菱形的虛擬繼承 1、菱形繼承

從上圖可以看出，Assistant中會(huì)有兩份Person成員，調(diào)用時(shí)存在二義性和數(shù)據(jù)冗余。

2、二義性和數(shù)據(jù)冗余

int main()
{
	// 這樣會(huì)有二義性無(wú)法明確知道訪問(wèn)的是哪一個(gè)
	Assistant a;
	//a._name = "peter";//不能這么寫，因?yàn)閍中有兩個(gè)_name成員，需要指定類域
	// 需要顯示指定訪問(wèn)哪個(gè)父類的成員可以解決二義性問(wèn)題，但是數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題無(wú)法解決
	a.Student::_name = "xxx";
	a.Teacher::_name = "yyy";
	return 0;
}

由于Assistant中有兩個(gè)_name成員，直接調(diào)用存在二義性，需要在成員之前指定類域。

_name這個(gè)成員變量有兩個(gè)問(wèn)題不大，畢竟一個(gè)人可以叫蔣靈瑜，在其他場(chǎng)合也可以叫小蔣。但如果這個(gè)成員變量是一個(gè)int _arr[50000]的數(shù)組呢，一個(gè)類中同時(shí)有兩份這么大的數(shù)組，將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余。

3、虛擬繼承解決二義性和數(shù)據(jù)冗余

產(chǎn)生二義性和數(shù)據(jù)冗余的本質(zhì)就是子類繼承了多份相同成員。

解決方法是在“腰部”類增加virtual關(guān)鍵字。

class Person
{
public:
	string _name; // 姓名
};
class Student :virtual public Person
{
protected:
	int _num; //學(xué)號(hào)
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected:
	int _id; // 職工編號(hào)
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse; // 主修課程
};

4、virtual關(guān)鍵字解決二義性和數(shù)據(jù)冗余的方法

先來(lái)一段菱形繼承的代碼，_a、_b、_c、_d分別是類A、類B、類C、類D中的原生成員。

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._b = 2;
	d.C::_a = 3;
	d._c = 4;
	d._d = 5;
	return 0;
}

4.1未使用virtual關(guān)鍵字

通過(guò)調(diào)用內(nèi)存，會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)象d中存在兩份的_a，存在二義性和數(shù)據(jù)冗余。

4.2使用virtual關(guān)鍵字

當(dāng)使用了虛擬繼承，通過(guò)調(diào)用內(nèi)存，發(fā)現(xiàn)對(duì)象d中僅有一份_a，但是繼承于B類和C類的_b和_c上方多了一串地址，再次要通過(guò)內(nèi)存查找這串地址，發(fā)現(xiàn)這串地址之后的位置存放一個(gè)數(shù)字0x14，這個(gè)數(shù)字就是繼承于B的成員到_a的偏移量，通過(guò)這個(gè)偏移量，對(duì)象d便能到d.B::_a。這樣就解決了菱形繼承成員冗余的問(wèn)題。

這里的A叫做虛基類，在對(duì)象d中，將虛基類的成員放到一個(gè)公共的位置，繼承的B、C類需要找到A的成員，通過(guò)虛基表中的偏移量進(jìn)行計(jì)算。我們看到虛基表中第一行還空置了4個(gè)字節(jié)，這塊空間存放的也是一個(gè)偏移量，它用于尋找d對(duì)象中的虛函數(shù)指針表。

實(shí)際使用時(shí)，盡量不要使用用菱形繼承，因?yàn)樗举|(zhì)就是C++設(shè)計(jì)的一個(gè)坑！

4.3虛繼承+重寫問(wèn)題

1、如果A類中還存在一個(gè)虛函數(shù)，那么對(duì)象d會(huì)在_a后面存放虛函數(shù)指針表；

2、如果A類中存在一個(gè)虛函數(shù)，并且B、C類均對(duì)這個(gè)虛函數(shù)進(jìn)行了重寫，那么D類中必須對(duì)這個(gè)函數(shù)進(jìn)行重寫，否則將會(huì)發(fā)生虛函數(shù)表重命名的問(wèn)題。

八、繼承和組合的區(qū)別

組合也是一種類復(fù)用的手段。

1、組合的使用場(chǎng)景

適用組合的代碼：輪胎和車的關(guān)系

class Tire
{
protected:
   string _brand = "Michelin"; ?// 品牌
   size_t _size = 18; ? ? ? ? // 尺寸
};
 ? 
class Car{
protected:
    string _colour = "白色"; // 顏色
    string _num = "xxxxx"; // 車牌號(hào)
    Tire _t; // 輪胎
}; ?

2、繼承和組合的區(qū)別

public繼承是一種is-a的關(guān)系，每個(gè)子類對(duì)象都是一個(gè)父類對(duì)象，例如“學(xué)生”是“人”（子類學(xué)生，父類人）

組合是一種has-a的關(guān)系，B組合了A，每個(gè)B對(duì)象中都有一個(gè)A，例如“車”包含“輪胎”

如果兩個(gè)類既可以是is-a，又可以是has-a的關(guān)系，那么優(yōu)先使用組合。

繼承是一種白盒復(fù)用，父類內(nèi)部的細(xì)節(jié)對(duì)子類可見(jiàn)，破壞了封裝。子類將會(huì)繼承父類的公有和保護(hù)成員，一旦父類修改了這些成員的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)影響子類的功能。子類和父類之間的依賴關(guān)系強(qiáng)，耦合度高。

組合是一種黑盒復(fù)用，父類內(nèi)部的細(xì)節(jié)對(duì)子類不可見(jiàn)，子類僅可使用父類的公有成員，只要父類的公有成員的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不變，子類影響較小。父子之間沒(méi)有很強(qiáng)的依賴關(guān)系，耦合度較低。

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