C++继承

一、继承定义/继承方式

1、概念:

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
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,
承是 类设计层次的复用。

2、继承方式

某个东西设计出来就是为了大量使用。基类为private时,虽然可以向下继承,但是不可见,因此不常用。同时,派生类继承后,也要大量使用,因此private继承使用的也很少。

主要使用的是public继承,基类的public,protected成员都不变,可以继续向下继承。

3、总结

  1. 基类 private 成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的 不可见是指基类的私
    有成员还是 被继承到了派生类对象 中,但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面
    都不能去访问它
  2. protected: 基类 private 成员在派生类中是不能被访问,如果基类成员不想在类外直接被访问,但需要在 派生类中能访问,就定义为protected 。 可以看出保护成员限定符是因继承才出现的
  3. 实际上面的表格我们进行一下总结会发现,基类的私有成员在子类都是不可见。基类的其他
    成员在子类的访问方式 == Min( 成员在基类的访问限定符,继承方式 ) , public > protected
    > private 。
  4. 默认继承方式 : 使用关键字 class 时默认的继承方式是 private ,使用 struct 时默认的继承方式是 public , 不过 最好显示的写出继承方式
  5. 在实际运用中一般使用都是 public 继承,几乎很少使用 protetced/private 继承 ,也不提倡
    使用 protetced/private 继承,因为 protetced/private 继承下来的成员都只能在派生类的类里
    面使用,实际中扩展维护性不强。

二、基类/派生类赋值转换

这里Student和Teacher分别继承了Person

1、向上转换

赋值兼容/切割/切片指的是将派生类中基类的部分赋值给另一个基类对象。

ptr解引用范围,rp引用范围均不包含_No,访问是安全的。

2、向下转换

直接将基类赋值给派生类的向下转换是错误的。

可以将基类对象地址强制转换成派生类的,然后用派生类的指针来访问。

但是派生类访问方式是可以访问到派生类自己的成员的,对于基类就会产生越界

三、继承中的作用域

成员变量的隐藏

父类、子类是两个类域,理论上来说,只要不产生命名冲突,即编译器可以确定找到某一个变量,就可以定义同名变量。

在Print中,若有局部_num,结果为0。 没有局部,为_num。想要访问父类中继承的_num,必须指定Person类域。

成员函数的隐藏

直接调用fun函数时,B类会隐藏A类的,因此显示参数太少。指定A类域后正确。

同时,函数重载除了参数的条件外,还要求在同一作用域内

总结:

  1. 在继承体系中基类派生类都有独立的作用域

  2. 子类和父类中有同名成员(变量+函数),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

四、默认成员函数

构造/拷贝/赋值:先父后子

默认成员函数是自己不写,编译器会自动生成的。这里定义了一个Person类,并实现了相应的默认成员函数。

对于派生类对象:

1、构造函数:先调用Person部分的构造,再构造派生类的对象。

2、拷贝构造:同上,可以先调用Person的拷贝构造,这里直接传入s,可以向上转换。

3、赋值运算符重载:先显示调用Person的=,也是传入s,向上转换。

析构:

关于析构:因为后续一些场景析构函数需要构成重写(根据指向对象调用,而不是根据指针类型),重写的条件之一是函数名相同。那么编译器会对析构函数名进行特殊处理,处理成destrutor(),父类析构函数不加virtual的情况下,子类析构函数和父类析构函数构成隐藏关系。

加virtual时,构成重写,可以根据指向对象调用正确的析构(重写的)。

五、静态/友元

友元关系不会被继承。也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员。

六、菱形继承


菱形继承的问题:从下面的对象成员模型构造,可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。
Assistant 的对象中 Person 成员会有两份。

直接访问_name是错误的,因为Assistant继承了两个_name,具有二义性,如果访问则需要指定类域。但是由于as分别继承了Student和Teacher,因此其中包含两份Person的成员,即数据冗余的问题还没有解决。

C++采用了菱形虚拟继承,通过改变对象模型的存储来解决数据冗余和二义性。

菱形继承对象模型:

2个_a分别存储,有二义性和数据冗余。

菱形虚拟继承对象模型:

将菱形继承的_a单独存储一份,解决了数据冗余的问题。

同时,在B,C对象中,除了记录_b,_c的值之外,还保存了虚基表的地址,可以从中找到_a的偏移量。(当然,直接存_a的地址也可以,偏移量是为了下面一种情况)

使用虚基表/偏移量的原因

将基类b的地址和派生类d的地址交给B* ptr再解引用是不同的。

&b时:直接指向内部B这个对象,B中不存_a,因此找不到_a

&d时,指向的是D整体的对象,可以直接找到_a

为了统一C++代码和汇编,统一采取得到虚基表地址并找偏移量的方式,这样可以统一ptr指向对象不同时,寻找_a的方式。

七、组合

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。

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