继承的概念及定义
继承的概念
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 保
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， 继 承是类设计层次的复用
案例：
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18;
};
// 继承后父类的Person的成员（成员函数+成员变量）都会变成子类的一部分。这里体现出了
//Student和Teacher复用了Person的成员。下面我们使用监视窗口查看Student和Teacher对象，可
// 以看到变量的复用。调用Print可以看到成员函数的复用。
class Student : public Person
{
protected:
int _stuid; // 学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
int _jobid; // 工号
};
int main()
{
Student s;
Teacher t;
s.Print();
t.Print();
return 0;
}继承后父类的成员变量和成员方法都会成为子类成员的一部分
继承定义
继承方式和访问限定符
子类继承基类成员后，基类成员的访问方式的变化
总结：
- 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
有成员实际上是存在于派生类对象中的，但是语法和编译上限制派生类不管在类里面还是类外面 都不能去访问基类私有成员 。 - 继承下来的 基类 private 成员在派生类中是不能被访问的，如果基类成员不想在类外直接被访问，但是想要在派生类中能直接访问，就给基类成员设置访问限定符为protected 。从这里我们也可以知道， 保护的访问限定符是因继承才出现的 。
- 实际上面的表格我们进行一下总结会发现，基类的私有成员无论以何种方式继承，在派生类中都是不可见。基类的公有和保护成员在派生类中的访问方式 == Min( 成员在基类的访问限定符，继承方式 ) ， public > protected > private。
- 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
一般都显示的写出继承方式 。 - 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继承方式 继承下来的成员只能在派生类的类里
面使用，实际中扩展维护性不强
基类和派生类对象赋值转换
1、派生类对象可以赋值给 基类的对象**/基类的指针/**基类的引用。这里有个形象的说法叫切片或者切割，寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
2、语法上基类对象不能赋值给派生类对象，会直接报错，而基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用，但注意这种操作并不安全。
继承中的作用域
- 命名空间、作用域、类域这些全都是语法和编译期的概念，在真正的可执行文件中没有作用域的概念，我们使用作用域和类域来指明我们要使用的变量或函数，编译器会编译对应的指令，这就是其意义
- 如果 子类新增成员和父类继承成员有同名的， 子类成员将屏蔽对父类成员的直接访问，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 :: 基类成员显示访问基类成员 ）
- 只需要成员函数名或成员变量名相同就构成隐藏。
- 注意在实际中在 继承体系里 面最好 不要定义同名的成员 。
派生类的结构和派生类默认成员函数的行为
派生类的结构
1、继承的方式下，基类成员是作为派生类的成员存储在派生类对象中，派生类对象的内存存储结构和组合时基类对象作为派生类第一个成员的结构是一样的
2、对于派生类的成员变量，我们可以分为基类成员和新增成员，其中基类成员以基类对象的内存结构存储在派生类对象的头部
派生类默认成员函数的行为
- 派生类的构造函数会调用基类的构造函数初始化基类成员。如果基类没有默认的构造函数，则必须显式地在初始化列表中调用基类的构造函数。
- 派生类的拷贝构造函数会调用基类的拷贝构造函数完成基类成员的初始化。
- 派生类的operator=会调用基类的operator=完成基类成员的赋值。
- 派生类的析构函数会在被函数体执行完成后，也就是处理完派生类内置类型成员维护的资源后，按派生类新增自定义类型成员的声明顺序的逆顺序，调用其析构函数，最后调用基类的析构函数清理基类成员维护的资源。
- 派生类对象构造函数初始化列表初始化成员时，先调用基类构造函数初始化基类成员，再按声明顺序，调新增自定义类型成员的构造函数。
- 派生类对象析构函数执行完函数体后，先按成员声明顺序的逆顺序，调用新增自定义类型成员的析构函数，最后再调基类析构函数。
7.构造函数的函数名其实都是constructor，因为不同构造函数的参数列表不同，构成了重载。而析构函数的函数名统一是destructor，且无法重载。析构函数的函数名是destructor这一点也为后面多态提供了条件， 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会构成构成隐藏关系
继承与友元
友元关系不能继承，也就是说基类的友元不能访问子类的私有和保护成员
继承与静态成员
基类定义了static静态成员，则整个继承体系里面只有一个这样的成员。无论派生出多少个子
类，都只有一个static成员实例 。
复杂的菱形继承及菱形虚拟继承
**单继承：**一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承
**多继承：**一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承，在多继承情况下的子类对象结构中，先声明的父类其成员在子类结构的前面
**菱形继承：**菱形继承是多继承的一种特殊情况。
cpp
class Person
{
public :
string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :
int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :
int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
// 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
Assistant a ;
a._name = "peter";
// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
a.Student::_name = "xxx";
a.Teacher::_name = "yyy";
}
**菱形继承的问题：**根据最下面的类结构模型，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题，因为在Assistant的对象中Person的成员会有两份。
**菱形继承的解决方案：**虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和 Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题，简单记就是菱形的中间层使用虚拟继承的方式
虚拟继承之所以可以解决菱形继承的数据冗余和二义性的问题，是因为虚拟继承改变了子类的存储结构，使Person的成员不再直接存储在Student和Teacher的头部，而是用虚基表指针代替原来基类成员的位置，将基类成员放置在子类对象的最后面
虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理
cpp
class A
{
public:
int _a;
};
// class B : public A
class B : public A
{
public:
int _b;
};
// class C : public A
class C : public A
{
public:
int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
int _d;
};
int main()
{
D d;
d.B::_a = 1;
d.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;
}不使用虚拟继承的D类对象的结构
使用了虚拟继承的D类对象结构
cpp
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.C::_a = 2;
d._b = 3;
d._c = 4;
d._d = 5;
return 0;
}
当B使用virtual public A进行虚拟继承时，编译器就会改变B类的存储结构，生成对应的虚基表，虚基表中存储的是偏移量，虚基表中第一个值是虚基表指针到B类对象起始地址的偏移量，第二个值是A类成员存储位置到B类对象起始地址的偏移量。同样的，C类也是虚拟继承了A类，所以也会有对应的C类的虚基表，里面第一个偏移量是C对象中虚基表指针到C对象起始地址的偏移量，第二个偏移量是A类成员存储位置到C类对象起始地址的偏移量，A类成员原本位置变成了虚基表指针。
在D类中，A类成员合并为一份，存储在D类的最后面，从而解决了A类成员数据冗余和二义性问题
继承的总结和反思
- 很多人说 C++ 语法复杂，其实多继承就是一个体现。多继承的设计导致 菱形继承的出现，菱形继承导致数据冗余和二义性问题，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，更不要设 计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。
- 多继承可以认为是 C++ 的缺陷之一，很多后来的面向对象 语言都没有多继承，如 Java，没有多继承，自然就没有虚拟继承，从根源上解决问题 。
继承和组合
1、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。
2、组合 是一种has-a的关系。假设B组合了A，则每个B对象中都有一个A对象成员。
**3、**优先使用对象组合，而不是类继承 。
**4、**继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语"白箱"是相对可视性而言：在继承的方式中，基类的内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装，且基类的改变，对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。
**5、**对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为复用对象的内部细节是不可见的。对象只以"黑箱"的形式出现。 组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。
**6、**实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有 些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用继承，可以用组合，就用组合。
总结：
1、虚基表中存储的是偏移量，一般是虚基表指针到子类对象起始地址的偏移量，还有父类成员到子类对象起始地址的偏移量
2、虚函数表中存储的是虚函数指针
3、虚函数表和虚基表都是以类为单位的，当子类使用虚拟继承的方式继承父类，编译器就会生成对应虚基表，当类中定义虚函数时，编译器就会生成对应虚函数表。虚基表中第一个偏移量是子类对象中虚基表指针到子类对象起始地址的偏移量，因此，如果一个类既有虚函数表又有虚基表，那么子类对象中应该是虚函数表指针在起始位置，然后是虚基表指针