继承-类设计层次复用切片转换与菱形继承的死结

继承：类设计层次的复用、切片式转换与菱形继承的死结

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感谢各位大佬参观我的github！！

一、继承是什么：从函数复用到类复用

之前所有代码复用都是函数层次 的------写个函数到处调。继承把复用抬到了类设计层次 ：Student 和 Teacher 都有姓名/地址/电话/年龄、都有身份认证函数，分别写两遍就是冗余------把公共部分抽成 Person，让 Student/Teacher 继承它：

cpp 复制代码

class Person { ... };

class Student : public Person {   // 派生类 : 继承方式 基类
    int _stuid;   // 学号
    int _major;   // 专业
};

继承一个类的全部，不用自己再写一个了 。这就是面向对象里"由简单到复杂"的认知路径：以前接触的是函数层次的复用，继承是类设计层次的复用。

和类模板对比一下更有意思------类模板出来的类型是不一样的 （Stack 和 Stack 是两个类），而类继承出来的类型是一脉相承的（Student 也是一个 Person）。两个都是复用，但复用的方向不同。

复用的两大方式也因此凑齐了：组合（container = vector 那种"有一个"）和继承（"是一个"）------组合和继承，是 C++ 复用的两条正路。

二、继承方式与权限：min 规则

继承方式有 public/protected/private 三种，配合基类成员的三种访问属性，规则一句话：取两者中更严的那个 （min 规则）。基类的 private 成员无论以什么方式继承，在派生类里都是不可见的------看得见摸不着，"继承了一份家产但锁在保险柜里"。

实际工程只记住一条：都用 public。protected/private 继承破坏"是一个"的关系，基本不用。

三、切片：为什么派生类赋给基类不用加 const

继承体系里最精妙的一块是类型转换。一般来说，派生类和基类是不一样的类型，不同类型赋值要生成临时对象、要加 const（"临时变量具有常性"那章讲过）。但这里有个特殊处理的例外：

派生类对象可以赋值给基类的指针/基类的引用，而不需要加 const：

cpp 复制代码

Student s;
Person* p = &s;    // OK
Person& r = s;     // OK
Person obj = s;    // 也 OK，但发生了切片

原因看内存布局就懂：Student 对象的前半部分就是一整个 Person （_name/_sex/_age 在前，_No 在后）------指针和引用绑定的是派生类对象中的基类部分，类型改变了，但指向的就是父类那块东西，没有任何"临时对象"参与，所以不需要 const。

而 Person obj = s 走的是切割（切片） ：用 s 的基类部分拷贝构造出一个全新的 Person，s 特有的 _No 被切掉了。大体都是派生类赋值给基类（父 → 子方向畅通），反过来不行------基类里没有派生类的部分，硬要转只能强制转换且不安全。

你笔记里那句推理很到位："this 指针和引用，子类变为父类，因为子类必然嵌着父类，所以直接就有上下文联系" ------继承体系内有严格的类划分，但转换的通道已经由内存布局铺好了。

四、隐藏：两个域，先子后父

基类和派生类是两个独立作用域 ------但继承让它们有了查找顺序：访问成员，先在子类找，再到继承的父类找。

由此产生"隐藏"规则：无论是变量还是函数（不管参数），只要名字相同，子类的就会隐藏父类的 。注意这和重载无关------函数重载要求在同一作用域 ，而父子类是两个域，所以子类的 fun(int) 会把父类的 fun()/fun(int,int) 全部藏起来，想调父类的要显式 Person::fun()。

继承总结里你自己那句也保留了：变量声明直接继承；函数用的是同一套函数，两个域都有查找权限------除非你重写函数、声明变量 。顺带一条：static 变量在继承体系里也是独一份的------无论派生多少个类，那个 static 成员只有一份，所有对象共享。

五、派生类的默认成员函数：把父类"当一个整体"

六大默认成员函数在继承体系下的行为，核心一句：派生类的继承部分，直接调用父类对应的函数 ------"自己类的自己整"：内置类型字节处理、自定义类型调它自己的、父子类把父类成员当做一个整体去调父类的。

构造函数细节最多：

你可以自己写派生类的构造函数，但父类那部分要视为一个整体（就是一个类） ------所以要在初始化列表里写父类的匿名对象 Person("张三") 来初始化父类部分；父类有默认构造时可以不写，没有就必须在初始化列表里手动写；
派生类不能单独构造父类成员 ------想造一个"只有父类部分"的对象？做不到，这就是实现"不能被继承的类"的钥匙：
- C++98 方法：基类构造函数私有化------派生类看不见就调不了，无法实例化；
- C++11 方法 ：final 关键字修饰基类，直接禁止继承。
拷贝构造/赋值重载同理：基类的部分调基类的拷贝/赋值；析构函数析构时自动调父类析构（保证先子后父的顺序由编译器机制兜底）。

六、多继承与菱形：C++ 设计的缺陷

多继承 ：一个派生类有两个基类------从需求来说多需求很正常，但多继承是个大坑 。两个基类如果又继承自同一个祖先，就是菱形继承：

复制代码

      Person
     /      \
 Student    Teacher
     \      /
     Assistant

Assistant 对象里会有两份 Person 成员 ------数据冗余 + 访问二义性 （你访问 _name，走 Student 那条还是 Teacher 那条？）。支持多继承就一定会有菱形继承 ，Java 干脆不支持多继承、规避掉了这个问题，实践中也不建议设计出菱形继承这样的模型。

C++ 的补丁是虚继承（virtual 继承） ：让 Person 在 Assistant 里只存一份。能解决，但代价是底层要引入偏移量表之类的间接层，复杂度陡增。标准库自己也有菱形虚拟继承的真实案例------IO 库：ios_base → basic_ios → basic_ostream/basic_istream → basic_iostream，iostream 就是菱形汇聚点，用的就是虚继承。库可以这么玩，业务代码里能绕则绕。

收个尾

继承这一章把前面所有章的积累又串了一遍：

复用从函数层（继承1 之前的一切）升到类层；
切片转换没有临时对象，因为子类内存里本来就嵌着完整的父类------"临时变量具有常性"在这里有了精确的例外；
两个域、先子后父的查找规则，是"域论"在继承体系下的延伸；
默认成员函数把父类当一个整体------"构造/拷贝/赋值分三个函数"的规矩原样生效；
final 的原理就是"派生类不能单独构造父类成员"------一个语法关键字背后是构造函数的调用链。

下一个大章：多态------虚函数、虚表指针，以及"指向谁调谁"的运行时决议。