bilibiliC++45-52类和对象-继承

一时失言乱红尘 2022-10-28 03:58 169阅读 0赞

### 4.6 继承 ###

**继承是面向对象三大特性之一**

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

#### 4.6.1 继承的基本语法 ####

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

**普通实现：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    //Java页面
    class Java 
    { 
    public:
    	void header()
    	{ 
    		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    	}
    	void footer()
    	{ 
    		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    	}
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
    	void content()
    	{ 
    		cout << "JAVA学科视频" << endl;
    	}
    };
    //Python页面
    class Python
    { 
    public:
    	void header()
    	{ 
    		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    	}
    	void footer()
    	{ 
    		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    	}
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
    	void content()
    	{ 
    		cout << "Python学科视频" << endl;
    	}
    };
    //C++页面
    class CPP 
    { 
    public:
    	void header()
    	{ 
    		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    	}
    	void footer()
    	{ 
    		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    	}
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
    	void content()
    	{ 
    		cout << "C++学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    void test01()
    { 
    	//Java页面
    	cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    	Java ja;
    	ja.header();
    	ja.footer();
    	ja.left();
    	ja.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//Python页面
    	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    	Python py;
    	py.header();
    	py.footer();
    	py.left();
    	py.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//C++页面
    	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
    	CPP cp;
    	cp.header();
    	cp.footer();
    	cp.left();
    	cp.content();
    
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

**继承实现：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    //公共页面
    class BasePage
    { 
    public:
    	void header()
    	{ 
    		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    	}
    
    	void footer()
    	{ 
    		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    	}
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
    
    };
    
    //Java页面
    class Java : public BasePage
    { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "JAVA学科视频" << endl;
    	}
    };
    //Python页面
    class Python : public BasePage
    { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "Python学科视频" << endl;
    	}
    };
    //C++页面
    class CPP : public BasePage
    { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "C++学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    void test01()
    { 
    	//Java页面
    	cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    	Java ja;
    	ja.header();
    	ja.footer();
    	ja.left();
    	ja.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//Python页面
    	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    	Python py;
    	py.header();
    	py.footer();
    	py.left();
    	py.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//C++页面
    	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
    	CPP cp;
    	cp.header();
    	cp.footer();
    	cp.left();
    	cp.content();
    
    
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

**总结：**

继承的好处：可以减少重复的代码

class A : public B;

A 类称为子类 或 派生类

B 类称为父类 或 基类

**派生类中的成员，包含两大部分**：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

#### 4.6.2 继承方式 ####

继承的语法：`class 子类 : 继承方式 父类`

**继承方式一共有三种：**

*  公共继承
 *  保护继承
 *  私有继承  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base1
    { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    
    //公共继承
    class Son1 :public Base1
    { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 public权限
    		m_B; //可访问 protected权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    
    void myClass()
    { 
    	Son1 s1;
    	s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
    }
    
    //保护继承
    class Base2
    { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    class Son2 :protected Base2
    { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 protected权限
    		m_B; //可访问 protected权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    void myClass2()
    { 
    	Son2 s;
    	//s.m_A; //不可访问
    }
    
    //私有继承
    class Base3
    { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    class Son3 :private Base3
    { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 private权限
    		m_B; //可访问 private权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    class GrandSon3 :public Son3
    { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
    		//m_A;
    		//m_B;
    		//m_C;
    	}
    };

#### 4.6.3 继承中的对象模型 ####

\*\*问题：\*\*从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base
    { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
    };
    
    //公共继承
    class Son :public Base
    { 
    public:
    	int m_D;
    };
    
    void test01()
    { 
    	cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }
    /* sizeof Son = 16 请按任意键继续. . . */

利用工具查看：

![20210203103651850.png][]

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名

效果如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

> 结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

#### 4.6.4 继承中构造和析构顺序 ####

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base
    { 
    public:
    	Base()
    	{ 
    		cout << "Base构造函数!" << endl;
    	}
    	~Base()
    	{ 
    		cout << "Base析构函数!" << endl;
    	}
    };
    
    class Son : public Base
    { 
    public:
    	Son()
    	{ 
    		cout << "Son构造函数!" << endl;
    	}
    	~Son()
    	{ 
    		cout << "Son析构函数!" << endl;
    	}
    
    };
    
    
    void test01()
    { 
    	//继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
    	Son s;
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }
    /* Base构造函数! Son构造函数! Son析构函数! Base析构函数! 请按任意键继续. . . */

> 总结：继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

#### 4.6.5 继承同名成员处理方式 ####

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

*  访问子类同名成员 直接访问即可
 *  访问父类同名成员 需要加作用域

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base { 
    public:
    	Base()
    	{ 
    		m_A = 100;
    	}
    
    	void func()
    	{ 
    		cout << "Base - func()调用" << endl;
    	}
    
    	void func(int a)
    	{ 
    		cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
    	}
    
    public:
    	int m_A;
    };
    
    
    class Son : public Base { 
    public:
    	Son()
    	{ 
    		m_A = 200;
    	}
    
    	//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
    	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
    	void func()
    	{ 
    		cout << "Son - func()调用" << endl;
    	}
    public:
    	int m_A;
    };
    
    void test01()
    { 
    	Son s;
    
    	cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
    	cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
    
    	s.func();
    	s.Base::func();
    	s.Base::func(10);
    
    }
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return EXIT_SUCCESS;
    }

总结：

1.  子类对象可以直接访问到子类中同名成员
2.  子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
3.  当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数

#### 4.6.6 继承同名静态成员处理方式 ####

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

*  访问子类同名成员 直接访问即可
 *  访问父类同名成员 需要加作用域

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base { 
    public:
    	static void func()
    	{ 
    		cout << "Base - static void func()" << endl;
    	}
    	static void func(int a)
    	{ 
    		cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
    	}
    
    	static int m_A;
    };
    
    int Base::m_A = 100;
    
    class Son : public Base { 
    public:
    	static void func()
    	{ 
    		cout << "Son - static void func()" << endl;
    	}
    	static int m_A;
    };
    
    int Son::m_A = 200;
    
    //同名成员属性
    void test01()
    { 
    	//通过对象访问
    	cout << "通过对象访问： " << endl;
    	Son s;
    	cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
    	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
    
    	//通过类名访问
    	cout << "通过类名访问： " << endl;
    	cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
    	cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
    }
    
    //同名成员函数
    void test02()
    { 
    	//通过对象访问
    	cout << "通过对象访问： " << endl;
    	Son s;
    	s.func();
    	s.Base::func();
    
    	cout << "通过类名访问： " << endl;
    	Son::func();
    	Son::Base::func();
    	//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
    	Son::Base::func(100);
    }
    int main() { 
    
    	//test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

> 总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）

#### 4.6.7 多继承语法 ####

C++允许**一个类继承多个类**

语法：`class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2...`

多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分

**C++实际开发中不建议用多继承**

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Base1 { 
    public:
    	Base1()
    	{ 
    		m_A = 100;
    	}
    public:
    	int m_A;
    };
    
    class Base2 { 
    public:
    	Base2()
    	{ 
    		m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确
    	}
    public:
    	int m_A;
    };
    
    //语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2 
    class Son : public Base2, public Base1 
    { 
    public:
    	Son()
    	{ 
    		m_C = 300;
    		m_D = 400;
    	}
    public:
    	int m_C;
    	int m_D;
    };
    
    
    //多继承容易产生成员同名的情况
    //通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
    void test01()
    { 
    	Son s;
    	cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
    	cout << s.Base1::m_A << endl;
    	cout << s.Base2::m_A << endl;
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

> 总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

#### 4.6.8 菱形继承![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3] ####

**菱形继承概念：**

两个派生类继承同一个基类

又有某个类同时继承者两个派生类

这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

**典型的菱形继承案例：**

**菱形继承问题：**

1.      羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。
2.      草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Animal
    { 
    public:
    	int m_Age;
    };
    
    //继承前加virtual关键字后，变为虚继承
    //此时公共的父类Animal称为虚基类
    class Sheep : virtual public Animal { };
    class Tuo   : virtual public Animal { };
    class SheepTuo : public Sheep, public Tuo { };
    
    void test01()
    { 
    	SheepTuo st;
    	st.Sheep::m_Age = 100;
    	st.Tuo::m_Age = 200;
    
    	cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
    	cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;
    	cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
    }
    
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

底层：继承vbptr虚基类指针  
v-virtual  
b-base  
ptr-pointer  
指向vbtable通过偏移量找到m\_Age唯一数据

总结：

*  菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
 *  利用虚继承可以解决菱形继承问题

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221024/1665b4971776443c86c5915e384f96da.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221024/31946e55566f4c2f948c2d176143b0a8.png
[20210203103651850.png]: /images/20221024/d4086fa59ae84bb0bb29f7c104aab1e3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221024/88af323a75184a85acabd03bb46805ec.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221024/8c81f8aa28534b37a6148e7a4b898ac0.png