一.继承的概念及定义
1.1 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，它允许我们在保持原有 类特性的基础上进⾏扩展，增加⽅法(成员函数)和属性(成员变量)，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。以前我们接触的函数层次的 复⽤，继承是类设计层次的复⽤。
**例如：**我们看到没有继承之前我们设计了两个类Student和Teacher，Student和Teacher都有姓名/地址/ 电话/年龄等成员变量，都有identity⾝份认证的成员函数，设计到两个类⾥⾯就是冗余的。当然他们 也有⼀些不同的成员变量和函数，⽐如⽼师独有成员变量是职称，学⽣的独有成员变量是学号；学⽣ 的独有成员函数是学习，⽼师的独有成员函数是授课，但是如果设计了两个类，就显的数据多余，但是有了继承后，我们公共的成员都放到Person类中，Student和teacher都继承Person，就可以复⽤这些成员，就 不需要重复定义了，省去了很多⿇烦。
1.2.继承的定义
举一个例子：下⾯我们看到Person是基类，也称作⽗类。Student是派⽣类，也称作⼦类。(因为翻译的原因，所以 既叫基类/派⽣类，也叫⽗类/⼦类）
1.2.1.继承基类成员访问⽅式的变化
特点：
**<1>.**基类private成员在派⽣类中⽆论以什么⽅式继承都是不可⻅的。这⾥的不可⻅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>. 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，基类的私有成员在派⽣类都是不可⻅。基类的其他成员 在派⽣类的访问⽅式==Min(成员在基类的访问限定符，继承⽅式)，public >protected> private。
<4>. 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
注意：在基类中的protected成员，在派生类中可以使用，但是在类外不可以使用
例如：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
void identity()
{
cout << _tel << endl;
}
//保护成员在子类与父类里才可以使用，在类外不可以使用
protected:
string _name;
private:
string _tel;
};
class Student :public Person
{
public:
void printf_Person()
{
}
private:
int _stuid;
};
int main()
{
Student s1;
s1.identity();
s1.printf_Person();
return 0;
}1.3 继承类模板
cpp
#define Container std::vector<T>
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
template<class T>
class stack:public Container
{
public:
void push_back(const T& x)
{
Container::push_back(x);
}
void pop()
{
Container::pop_back();
}
const T& top()
{
return Container::back();
}
size_t size()
{
return Container::size();
}
bool empty()
{
return Container::empty();
}
};
int main()
{
stack<int> st;
st.push_back(1);
return 0;
}注意：如果是push_back(x),就有错误，基类是类模板时，需要指定⼀下类域，否则编译报错: error C3861 : "push_back":找不到标识符，因为stack<int>实例化时，也实例化vector<int>了但是模版是按需实例化，push_back等成员函数未实例化，所以找不到 。
二.继承间的转换与作用域
1.1.继承间的转换
特点：
<1>.public继承的派生类对象可以赋值给基类的指针/基类的引用。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中基类那部分切出来，基类指针或引用指向的是派⽣类中切出来的基类那部分。
<2>.基类对象不能赋值给派生类对象。
相当于：
例如：
cpp
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class Person
{
protected:
string _name="yiugouig"; // 姓名
string _sex="wtjshbxbxnx"; // 性别
int _age=500; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:
int _No; // 学号
};
int main()
{
Student sobj ;
//派⽣类对象可以赋值给基类的指针引⽤
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
Person pobj = sobj;
//⽣类对象可以赋值给基类的对象是通过调⽤后⾯会讲解的基类的拷⻉构造完成的
//基类对象不能赋值给派⽣类对象，这⾥会编译报错
sobj = pobj
return 0;
}1.2 .作用域
隐藏规则：
<1>.在继承体系中基类和派⽣类都有独⽴的作⽤域。
<2>. 派⽣类和基类中有同名成员，派⽣类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏。 （在派⽣类成员函数中，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。
建议：在继承体系里面最好不要定义同名的成员
例如：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
void func()
{
cout << "func()" << endl;
}
protected:
//string _name="yiugouig"; // 姓名
//string _sex="wtjshbxbxnx"; // 性别
//int _age=500; // 年龄
int _No=520; // 学号
};
class Student : public Person
{
public:
void func()
{
//cout << _No << endl;
cout << "void func()" << endl;
}
protected:
int _No=521; // 学号
};
int main()
{
Student s1;
/*s1.printf_Person();
s1.printf_Person();*/
//s1会优先调用自己作用域里的成员变量_No
//s1.printf_Student();
//派⽣类和基类中有同名成员，派⽣类成员将屏蔽基类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏。
//（在派⽣类成员函数中，可以使⽤基类::基类成员显⽰访问）
//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
s1.func();
//显示调用Person中的func()
s1.Person::func();
return 0;
}三.派生类的默认成员函数
1.特点：
<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⼀部分成员。如果基类没有默认的构造 函数，则必须在派⽣类构造函数的初始化列表阶段显⽰调⽤。
<2>. 派⽣类的拷⻉构造函数必须调⽤基类的拷⻉构造完成基类的拷⻉初始化。
<3>. 派⽣类的operator=必须要调⽤基类的operator=完成基类的复制。需要注意的是派⽣类的 operator=隐藏了基类的operator=，所以显⽰调⽤基类的operator=，需要指定基类作⽤域
<4>. 派⽣类的析构函数会在被调⽤完成后⾃动调⽤基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派 ⽣类对象先清理派⽣类成员再清理基类成员的顺序。
<5>. 派⽣类对象初始化先调⽤基类构造再调派⽣类构造。
<6>. 派⽣类对象析构清理先调⽤派⽣类析构再调基类的析构。
<7>. 因为多态中⼀些场景析构函数需要构成重写，重写的条件之⼀是函数名相同(这个我们多态章节会讲 解)。那么编译器会对析构函数名进⾏特殊处理，处理成destructor()，所以基类析构函数不加 virtual的情况下，派⽣类析构函数和基类析构函数构成隐藏关系
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
//无Person的默认构造函数，就需要显示的调用
Person(const char* name="Peter")
: _name(name)
{
cout << "Person()" << endl;
}
Person(const Person& p)
: _name(p._name)
{
cout << "Person(const Person& p)" << endl;
}
Person& operator=(const Person& p)
{
cout << "Person operator=(const Person& p)" << endl;
if (this != &p)
_name = p._name;
return *this;
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
protected:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
public:
Student(const char* name="rshshrdh", int age1 = 10, int age2 = 20)
////无Person的默认构造函数，就需要显示的调用
:Person(name)
,_age1(age1)
,_age2(age2)
{}
Student(const Student& s)
: Person(s)
, _age1(s._age1)
,_age2(s._age2)
{
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
}
Student& operator=(const Student& s)
{
cout << " Student& operator=(const Student& s)" << endl;
if (&s != this)
{
//同名函数构成隐藏，所以需要显⽰调⽤
Person::operator=(s);
_age1 = s._age1;
_age2 = s._age2;
}
return *this;
}
~Student()
{
//无需显示的调用~Person()
//派⽣类的析构函数会在被调⽤完成后⾃动调⽤基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派
//⽣类对象先清理派⽣类成员再清理基类成员的顺序。
//派⽣类对象析构清理先调⽤派⽣类析构再调基类的析构。
}
private:
int _age1;
int _age2;
};
int main()
{
Student s1("Peter13132",56,78);
Student s2;
Student s3("biubgiu",45,69);
s1 = s3;
Person P1;
return 0;
}2.实现⼀个不能被继承的类
⽅法1：基类的构造函数私有，派⽣类的构成必须调⽤基类的构造函数，但是基类的构成函数私有化以 后，派⽣类看不⻅就不能调⽤了，那么派⽣类就⽆法实例化出对象。
⽅法2：C++11新增了⼀个final关键字，final修改基类，派⽣类就不能继承了
例如：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
//"A::A": 无法访问 private 成员(在"A"类中声明)
class A
{
private:
A(int age=19)
:_age(age)
{ }
//private:
int _age;
};
//有final后，就无法访问 private 成员(在"A"类中声明)，"B": 无法从 "A" 继承，因为它已声明为 "final"
class A final
{
public:
A(int age = 19)
:_age(age)
{}
int _age;
};
class B:public A
{
public:
B(string name="fshbsrh")
:_name(name)
{ }
private:
string _name;
};
int main()
{
B b("uygug");
return 0;
}四.友元与静态成员
1.继承与友元
特点：友元关系不能继承，也就是说基类友元不能访问派生类私有和保护成员
例如：
cpp
编译器只会从上往下找，有了前置声明后，就会往下找
class B;
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
//语法错误: 缺少","(在"&"的前面)，会报这个错误的原因是Common中的const B& b没有在前面声明
friend void Common(const A& a, const B& b);
A(int age = 19)
:_age(age)
{ }
private:
int _age;
};
class B :public A
{
public:
B(string name = "fshbsrh")
:_name(name)
{ }
private:
string _name;
};
void Common(const A& a, const B& b)
{
cout << "Common(const A& a, const B& b)" << endl;
}
int main()
{
B b("uygug");
//"Common": 不是 "B" 的成员,友元关系不能继承，也就是说基类友元不能访问派⽣类私有和保护成员 。
//b.Common();
return 0;
}2.继承与静态成员
特点：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。无论派生出多少个派生类，都只有⼀个static成员实例。
例如：
cpp
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class A {
public:
// 静态成员变量：整个继承体系中只有一份实例
static int _count;
A(int age = 19) : _age(age) {}
int _age; // 普通成员变量：每个对象各有一份
};
// 静态成员变量必须在类外进行初始化
int A::_count = 1;
class B : public A {
public:
B(string name = "fshbsrh") : _name(name) {}
private:
string _name;
};
int main() {
B b("uygug");
A a;
// 1. 测试静态成员 (Shared)
cout << "a._count: " << a._count << endl; // 输出 1
cout << "b._count: " << b._count << endl; // 输出 1
// 修改 a 的静态成员，b 也会跟着变
a._count = 100;
cout << "修改后 b._count: " << b._count << endl; // 输出 100
// 2. 测试普通成员 (Independent)
cout << "a._age: " << a._age << endl; // 输出 19
cout << "b._age: " << b._age << endl; // 输出 19 (继承自 A)
// 3. 测试 B 特有的成员
// cout << b._name << endl; // 注意：_name 是 private，类外无法直接访问
return 0;
}五.多继承及其菱形继承问题
1.继承模型
特点：
<1>.继承：⼀个派⽣类只有⼀个直接基类时称这个继承关系为单继承。
<2>.多继承：⼀个派⽣类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承，多继承对象在内存中的模型 是，先继承的基类在前⾯，后⾯继承的基类在后⾯，派⽣类成员在放到最后⾯。
**<3>.菱形继承：**菱形继承是多继承的⼀种特殊情况。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，在Assistant的对象中Person成员会有两份。⽀持多继承就 ⼀定会有菱形继承，像Java就直接不⽀持多继承，规避掉了这⾥的问题，所以实践中我们也是不建议 设计出菱形继承这样的模型的。
2.虚继承
**特点：**很多⼈说C++语法复杂，其实多继承就是⼀个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有 菱形虚拟继承，底层实现就很复杂，性能也会有⼀些损失，所以最好不要设计出菱形继承。多继承可 以认为是C++的缺陷之⼀，后来的⼀些编程语⾔都没有多继承，如Java。
**建议：**我们可以设计出多继承，但是不建议设计出菱形继承，因为菱形虚拟继承以后，⽆论是使⽤还是底层 都会复杂很多。当然有多继承语法⽀持，就⼀定存在会设计出菱形继承，像Java是不⽀持多继承的， 就避开了菱形继承。
例如：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
A(int age = 19)
:_age(age)
{}
//private:
int _age;
};
class B :virtual public A
{
public:
B(string name = "fshbsrh")
:_name(name)
{ }
//private:
string _name;
};
class C :virtual public A
{
public:
C(string address = "fshbsrh")
:_address(address)
{ }
//private:
string _address;
};
class D :public B,public C
{
public:
D(string gender = "南货")
:_gender(gender)
{}
private:
string _gender;
};
int main()
{
D d;
//菱形继承会造成⼆义性，导制对"_age"的访问不明确，所以要指定类域访问
//d._age = 25;
// 指定类域访问B中的_age
//d.B::_age = 45;
//有了virtual后，数据冗余与二义性就可以解决了
d._age = 45;
return 0;
}六.继承和组合
<1>.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。
<2>.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。
<3>. 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：在继承⽅式中，基类的内部细节对派⽣类可 ⻅。继承⼀定程度破坏了基类的封装，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。
<4>.对象组合是类继承之外的另⼀种复⽤选择。新的更复杂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。这种复⽤⻛格被称为⿊箱复⽤(black-boxreuse)， 因为对象的内部细节是不可⻅的。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。
<5>. 优先使⽤组合，⽽不是继承。实际尽量多去⽤组合，组合的耦合度低，代码维护性好。不过也不太 那么绝对，类之间的关系就适合继承(is-a)那就⽤继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的 关系既适合⽤继承(is-a)也适合组合(has-a)，就⽤组合。