一文搞懂C++中繼承的概念與使用

第一文搞懂C++中繼承的概念與使用目錄前言繼承概念及定義繼承概念繼承定義繼承方式父類(lèi)和子類(lèi)對(duì)象賦值轉(zhuǎn)換繼承中的作用域派生類(lèi)的默認(rèn)成員函數(shù)派生類(lèi)的友元與靜態(tài)成員繼承關(guān)系單繼承多繼承菱形繼承

前言

我們都知道面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的三大特點(diǎn)是：**封裝，繼承，多態(tài)。**之前在類(lèi)和對(duì)象部分，我們提到了C++中的封裝，那么今天呢，我們來(lái)學(xué)習(xí)一下C++中的繼承。

繼承概念及定義

繼承概念

繼承(inheritance)機(jī)制是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使代碼可以復(fù)用的最重要的手段，它允許程序員在保持原有類(lèi)特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加功能，這樣產(chǎn)生新的類(lèi)，稱(chēng)派生類(lèi)。繼承呈現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程。以前我們接觸的復(fù)用都是函數(shù)復(fù)用，繼承是類(lèi)設(shè)計(jì)層次的復(fù)用

看概念是一件很讓人疑惑的東西，接下來(lái)我就來(lái)舉個(gè)例子來(lái)看看繼承具體是什么東西

首先我們定義兩個(gè)類(lèi)，一個(gè)Student類(lèi)，一個(gè)Teacher類(lèi)，二者都有年齡和姓名，學(xué)生有學(xué)號(hào)，老師有工號(hào)。

classStudent

private:

int_age;//年齡

string_name;//姓名

int_stuid;//學(xué)號(hào)

classTeacher

private:

int_age;//年齡

string_name;//姓名

int_jobid;//工號(hào)

我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)類(lèi)有一些重復(fù)的地方，比如年齡和姓名，這二者是他們的成員，此時(shí)代碼就產(chǎn)生了冗余。那么我們可不可以像個(gè)方法去復(fù)用這兩個(gè)成員呢？繼承此時(shí)就可以發(fā)揮它的重大作用。

我們將他們重復(fù)的地方提取出來(lái)，重新定義一個(gè)Person類(lèi)。而Student類(lèi)和Teacher類(lèi)將Person類(lèi)繼承下來(lái)，此時(shí)我們就實(shí)現(xiàn)了代碼的復(fù)用。

classPerson

protected:

int_age;//年齡

string_name;//姓名

classStudent:publicPerson

private:

int_stuid;//學(xué)號(hào)

classTeacher:publicPerson

private:

int_jobid;//工號(hào)

我們首先分別用Student和Teacher類(lèi)來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)象，來(lái)看看對(duì)象里面有什么。

intmain()

Teachert;

Students;

return0;

}

此時(shí)我們可以看到我們創(chuàng)建的兩個(gè)對(duì)象里面都含有從Person類(lèi)中繼承過(guò)來(lái)的age和name兩個(gè)成員。

所以繼承實(shí)際上是一個(gè)代碼的復(fù)用，我們可以借用已完成的類(lèi)的代碼來(lái)完善我們需要?jiǎng)?chuàng)造的新類(lèi)。

繼承定義

以我們剛剛創(chuàng)建的Student類(lèi)來(lái)舉例：我們看到Person是父類(lèi)，也稱(chēng)作基類(lèi)。Student是子類(lèi)，也稱(chēng)作派生類(lèi)。

繼承方式

我們?cè)陬?lèi)和對(duì)象的時(shí)候介紹了三種訪(fǎng)問(wèn)限定符：public（公有），protected（保護(hù)）和private（私有）。訪(fǎng)問(wèn)限定符限定了我們?cè)陬?lèi)外如何去訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)中的成員。

在繼承中我們一樣使用這三種限定符來(lái)限定子類(lèi)該如何去訪(fǎng)問(wèn)父類(lèi)的的成員，下面有一張表來(lái)表示他們的關(guān)系。

類(lèi)成員\繼承方式public繼承protected繼承private繼承父類(lèi)的public成員派生類(lèi)的public成員派生類(lèi)的protected成員派生類(lèi)的private成員父類(lèi)的protected成員派生類(lèi)的protected成員派生類(lèi)的protected成員派生類(lèi)的private成員父類(lèi)的private成員在派生類(lèi)中不可見(jiàn)在派生類(lèi)中不可見(jiàn)在派生類(lèi)中不可見(jiàn)

首先解釋一下在派生類(lèi)中不可見(jiàn)是什么意思，就如同我們?cè)陬?lèi)外無(wú)法直接去修改類(lèi)中的private成員一樣，我們?cè)谧宇?lèi)中也無(wú)法直接修改父類(lèi)的private成員。

如何簡(jiǎn)潔的去記這個(gè)表呢？在C++中權(quán)限的關(guān)系：publicprotectedprivate。在繼承的時(shí)候呢，父類(lèi)成員的權(quán)限取的是：父類(lèi)成員原本權(quán)限和繼承方式中較小的那個(gè)。

比如父類(lèi)的A成員原本權(quán)限為public，而子類(lèi)的繼承方式為private。此時(shí)A成員相對(duì)子類(lèi)來(lái)說(shuō)就為private成員

父類(lèi)和子類(lèi)對(duì)象賦值轉(zhuǎn)換

子類(lèi)的對(duì)象可以賦值給父類(lèi)的對(duì)象/父類(lèi)的指針/父類(lèi)的應(yīng)用，那么是如何進(jìn)行賦值的呢？形象一點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是切片，將子類(lèi)中父類(lèi)的部分切割父類(lèi)。

但我們無(wú)法反過(guò)來(lái)，將父類(lèi)對(duì)象賦值給子類(lèi)對(duì)象。

繼承中的作用域

在繼承體系中父類(lèi)和子類(lèi)都有獨(dú)立的作用域，如果子類(lèi)和父類(lèi)中有同名的成員，子類(lèi)成員將屏蔽對(duì)父類(lèi)成員的直接訪(fǎng)問(wèn)，這種情況叫隱藏，也叫重定義。

下面還是用我們的Person類(lèi)和Student類(lèi)來(lái)舉個(gè)栗子，我們分別在Person類(lèi)和Student類(lèi)中加入一個(gè)print函數(shù)，通過(guò)打印內(nèi)容來(lái)區(qū)分調(diào)用的為哪一print函數(shù)。

classPerson

protected:

int_age;

string_name;

public:

voidprint()

cout"Person"endl;

classStudent:publicPerson

private:

int_stuid;//學(xué)號(hào)

public:

voidprint()

cout"Student"endl;

接下來(lái)我們創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象然后來(lái)試一下結(jié)果。

intmain()

Students;

s.print();

return0;

}

我們可以看到我們調(diào)用的為Student中的print函數(shù)。此時(shí)子類(lèi)的print函數(shù)已經(jīng)對(duì)父類(lèi)的print函數(shù)進(jìn)行了重定義。重定義不代表子類(lèi)無(wú)法去調(diào)用父類(lèi)的同名函數(shù)，只是不那么直接而已。使用下面這種方法我們就可以調(diào)用父類(lèi)中的同名函數(shù)。

intmain()

Students;

s.Person::print();

return0;

}

通過(guò)指定類(lèi)域，我們就可以去調(diào)用父類(lèi)的print函數(shù)。但在實(shí)際中最好不要去定義同名函數(shù)以免帶來(lái)問(wèn)題。

派生類(lèi)的默認(rèn)成員函數(shù)

首先我們來(lái)回顧一下有哪幾個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)。

那么在子類(lèi)中，這些默認(rèn)成員函數(shù)是怎么生成的呢？

1.子類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用父類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)初始化父類(lèi)的那一部分成員。如果父類(lèi)沒(méi)有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中顯式調(diào)用。還是用我們的Person類(lèi)和Student類(lèi)舉例。

情況一：有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)

classPerson

protected:

int_age;

string_name;

public:

Person()

cout"Person"endl;//調(diào)用就打印

classStudent:publicPerson

private:

int_stuid;//學(xué)號(hào)

public:

Student()

cout"Student"endl;//調(diào)用就打印

intmain()

Students;

return0;

情況二：無(wú)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)

classPerson

protected:

int_age;

string_name;

public:

Person(intage,stringname)

cout"Person"endl;

classStudent:publicPerson

private:

int_stuid;//學(xué)號(hào)

public:

Student()

:Person(19,"wanku")//無(wú)默認(rèn)構(gòu)造，此時(shí)我們需要在初始化列表中初始化

cout"Student"endl;

intmain()

Students;

return0;

intmain()

Students;

return0;

2.子類(lèi)的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用父類(lèi)的拷貝構(gòu)造完成父類(lèi)的拷貝初始化化。

classPerson

protected:

int_age;

string_name;

public:

Person(intage=10,stringname="wanku")

cout"Person"endl;

Person(constPersonp)

:_age(p._age),_name(p._name)

classStudent:publicPerson

private:

int_stuid;//學(xué)號(hào)

public:

Student()

cout"Student"endl;

Student(constStudents)

:Person(s)/*顯示調(diào)用父類(lèi)的拷貝構(gòu)造*/,_stuid(s._stuid)

};

有些朋友可能會(huì)疑惑，在Person類(lèi)中的拷貝構(gòu)造函數(shù)參數(shù)明明是Person類(lèi)，為什么我們的Student類(lèi)可以傳過(guò)去呢？那是因?yàn)槲覀儎倓傊v的切片原理，當(dāng)我們把子類(lèi)對(duì)象傳過(guò)去時(shí)，編譯器會(huì)進(jìn)行切分，然后再傳給父類(lèi)。

3.派生類(lèi)的operator=必須要調(diào)用基類(lèi)的operator=完成基類(lèi)的復(fù)制。（原理和拷貝構(gòu)造大體相似，值得注意的是：當(dāng)我們?cè)谧宇?lèi)直接想去調(diào)用父類(lèi)的operator=時(shí)，會(huì)發(fā)生重定義，使用時(shí)記得加上父類(lèi)的作用域）

4.在繼承中一個(gè)對(duì)象的歷程如下：父類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)子類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)子類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)父類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)。這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于把這些行為存在一個(gè)棧中，然后再把行為從棧中拿出來(lái)一般

派生類(lèi)的友元與靜態(tài)成員

父類(lèi)的友元不是子類(lèi)的友元。（你爸爸的朋友不一