13.C++：继承

在现实中，我们想拥有财富，无非是靠自己奋斗，或从父辈那里继承。后者显然是一条更轻松的捷径。在C++的世界里，面向对象编程为我们提供了类似的"捷径"------继承。它让一个类能够直接从另一个类获取已有的属性和方法，无需一切从零开始，这避免了"重复发明轮子"，真正实现了"站在巨人的肩膀上"进行开发。本篇博客将为你详细解读C++的继承机制。

一、继承的概念及定义

1.1、继承的概念

继承机制是面向对象程序设计使代码可以重复使用的一种手段。继承是类设计层次的复用。

比如：学校管理系统。学校里面有学生，老师，职工，这三类有个共同特点：都是人。所以记录它们信息的时候有一部分是必然重叠的（姓名，年龄，性别等）那么我们可以专门创建一个 person 类，然后再创建student ，teacher，worker 三个类，让这三个类去继承 person 这个类就好了。

对于被继承的类，我们称之为基类（也叫父类），继承别的类的类，称为派生类（也叫子类）

1.2、继承的定义

1.2.1、语法形式

在派生类名后加个：，然后接着继承方式，基类就可以了。

继承方式有三种：

1.2.2、继承基类成员访问方式的变化

|----------------|-----------------|-----------------|---------------|
| | public继承 | protected继承 | private继承 |
| 基类的public成员 | 派生类的public成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的private成员 |
| 基类的protected成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的protected成员 | 派生类的private成员 |
| 基类的private成员 | 派生类不可见 | 派生类不可见 | 派生类不可见 |

Note：基类的私有成员，在派生类中不可见，语法上限制不让用。对于如此庞杂的局面，我们只需要记住 public > protected > private 就可以了。基本上，我们使用的都是公有继承。

Note：使用关键字 class，默认继承方式为 private，使用 struct 默认继承方式为 public，不过最好还是显式写出继承方式

1.3、继承类模版

模版是按需实例化，调用到哪个成员函数，就实例化哪个成员函数，所以必须要指定！

说人话就是，在派生类中调用基类成员时，需要在前面用 :: 指定是哪个类型的

二、基类和派生类之间的转换

大家都知道，在普通对象之间的类型转换时，会产生一个临时的中间变量，而该临时变量具有常性。但是，基类和派生类不是这样的，派生类给基类的引用或指针赋值，不会产生临时变量

如图，派生类给基类的引用或指针赋值，该引用或指针会直接截取本来自己有的那部分，不会产生临时变量。但是，只能是派生类赋值给基类的引用和指针，基类不能给派生类。（子可以给父，父不能给子）

三、继承中的作用域

3.1、隐藏规则

（1）基类和派生类都有独立的作用域

（2）如果基类和派生类中有同名成员，派生类会直接屏蔽掉对基类的成员访问

（3）如果是同名函数，只要函数名字相同，就隐藏（不管参数和返回类型），也就是说，没有重载这个说法了

（4）最好不要定义同名成员

3.2、练习题

（1）下面 A 和 B 类中的两个 func 构成什么关系？ B

A.重载 B.隐藏 C.没关系

（2）下面程序的编译运行结果是什么？ A

A.b编译报错 B.运行报错 C.正常运行

首先，A 是基类，B是派生类，由于两个成员函数的函数名是相同的，所以构成了隐藏关系，在派生类对象中调用 func 会直接隐藏基类的 func ，所以版本 b.func() 不传任何参数就会报错。

四、派生类的默认成员函数

派生类的成员变量 = 自己的成员变量 + 基类的成员变量

自己的成员变量就跟普通类的成员变量一样，该咋滴就咋地。对于基类的成员变量，在调用派生类构造时，它会自动调用基类的默认构造（或者你手动调用）

1.派生类的构造函数，必须调用基类的构造函数，初始化基类的那部分成员。如果基类没有默认构造，那就必须在派生类构造函数的初始化时显式调用

2.派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造

3.派生类的赋值符重载（operator=）必须要调用基类的赋值符重载（operator=）

4.派生类的析构函数会在被调用完后自动调用基类的析构函数，因为这样才能保证派生类对象清理完再清理基类对象的顺序

5.派生类初始化，先调用的是基类的构造函数

6.派生类对象析构，先清理派生类，再清理基类

7.因为多态中一些场景的析构函数需要构成重写，重写的条件之一是函数名先攻，所以编译器会对析构函数的名字进行特殊处理，为 destructor() ，所以基类和派生类的析构函数会构成隐藏关系。

五、友元与继承

友元关系不能继承

六、静态成员与继承

基类定义了 static 静态成员，则整个继承体系里，都只有一个这样的成员。也就是说，不管派生出都少个派生类，都只有这一个 static 成员

七、多继承和菱形继承的问题

7.1、多继承

单继承：一个派生类只有一个直接基类时，称为单继承

多继承：有两个或两个以上的直接基类

Note：在多继承中，先继承的基类成员放在前面，后继承的基类成员放在后面，最后才是派生类自己的成员

7.2、菱形继承

比如学校管理系统的研究生，他即是学生，又是助教，所以他会继承学生和助教两个基类。但是，学生和助教都是人，学生会继承人，助教也会继承人，这样会导致最后研究生里面有两个人的信息，造成数据的冗余

7.3、虚继承

如何解决菱形继承的问题呢？像 Java 直接不支持多继承，避免了菱形继承，而 C++则是提出了一个办法，虚继承。

虚继承的关键字为： virtual

cpp 复制代码

class Person {
protected:
    string name;
public:
    Person(string n) : name(n) {}
    void introduce() {
        cout << "我是" << name << endl;
    }
};

// 虚继承
class Student : virtual public Person {
public:
    Student(string n) : Person(n) {}
    void study() {
        cout << name << "在学习" << endl;
    }
};

// 虚继承
class Teacher : virtual public Person {
public:
    Teacher(string n) : Person(n) {}
    void teach() {
        cout << name << "在授课" << endl;
    }
};

// 研究生既是学生又是老师
class GraduateStudent : public Student, public Teacher {
public:
    GraduateStudent(string n) : Person(n), Student(n), Teacher(n) {}
    
    void doResearch() {
        cout << name << "在做科研" << endl;  // 直接访问，没有二义性
    }
};

Note：谁的数据会造成冗余和二义性就给谁用，这里肯定是给人用，而不是给老师和学生用

八、继承和组合

继承和组合本质上都是对类的复用。

继承是一种 is-a 的关系，而组合是 has -a 的关系

Note：建议优先使用组合，而不是继承，组合的代码耦合性低，更好维护

Note：如何让一个类不能被继承？

（1）将构造函数放到私有。

（2）使用 final 修饰