继承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。
例如一个外卖系统的设计:
class Person
{
public:
void Print()
{
cout << "name:" << _name << endl;
cout << "age:" << _age << endl;
}
protected:
string _name = "peter"; // 姓名
int _age = 18;// 年龄
};
// 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;
}
定义格式 下面我们看到Person是父类,也称作基类。Student是子类,也称作派生类。
继承关系和访问限定符:
继承基类成员访问方式的变化:
总结:
class Person
{
protected:
string _name; // 姓名
string _sex; // 性别
int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:
int _No; // 学号
};
void Test()
{
Student sobj;
// 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
Person pobj = sobj;
Person* pp = &sobj;
Person& rp = sobj;
//2.基类对象不能赋值给派生类对象
sobj = pobj;
}
// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系,可以看出这样代码虽然能跑,但是非常容易混淆
class Person
{
protected:
string _name = "小李子"; // 姓名
int _num = 111; // 身份证号
};
class Student : public Person
{
public:
void Print()
{
cout << " 姓名:" << _name << endl;
cout << " 身份证号:" << Person::_num << endl;
cout << " 学号:" << _num << endl;
}
protected:
int _num = 999; // 学号
};
void Test()
{
Student s1;
s1.Print();
};
// B中的fun和A中的fun不是构成重载,因为不是在同一作用域
// B中的fun和A中的fun构成隐藏,成员函数满足函数名相同就构成隐藏。
class A
{
public:
void fun()
{
cout << "func()" << endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void fun(int i)
{
A::fun();
cout << "func(int i)->" << i << endl;
}
};
void Test() {
B b;
b.fun(10);
};
int main()
{
Test();
return 0;
}
class Person
{
public:
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, int num)
:Person(name)
,_num(num)
{
cout << "student()" << endl;
}
Student(const Student& s)
:Person(s)
,_num(s._num)
{
cout << "Student(const Student& s)" << endl;
}
Student& operator=(const Student& s)
{
cout << "Student& operator=(const Student& s)" << endl;
if (this != &s)
{
Person::operator=(s);
_num = s._num;
}
return *this;
}
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
protected:
int _num;//学号
};
void Test()
{
Student s1("jack", 18);
//Student s2(s1);
//Student s3("rose", 17);
//s1 = s3;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}
先调用基类构造函数,在调用派生类构造函数, 析构时, 编译器会自动调用, 先调用派生类的析构函数, 在调用基类的构造函数.
void Test()
{
Student s1("jack", 18);
Student s2(s1);
//Student s3("rose", 17);
//s1 = s3;
}
void Test()
{
Student s1("jack", 18);
Student s2(s1);
Student s3("rose", 17);
//s1 = s3;
}
void Test()
{
Student s1("jack", 18);
Student s2(s1);
Student s3("rose", 17);
s1 = s3;
}
// 子类默认生成的构造
// 父类成员(整体) -- 调用其默认构造
// 子类自己的内置成员 -- 一般不处理
// 子类自己的自定义成员 -- 调用其默认构造
// 子类默认生成的拷贝构造,赋值重载跟拷贝构造类似
// 父类成员(整体) -- 调用父类的拷贝构造
// 子类自己的内置成员 -- 值拷贝
// 子类自己的自定义成员 -- 调用他的拷贝构造
// 一般就不需要自己写了,子类成员涉及深拷贝,就必须自己实现
// 子类默认生成的析构
// 父类成员(整体) -- 调用父类的析构
// 子类自己的内置成员 -- 不处理
// 子类自己的自定义成员 -- 调用析构
构造
析构
友元关系不能继承,也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员
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
class Person
{
public:
Person() { ++_count; }
protected:
string _name; // 姓名
public:
static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person::_count = 0;
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected:
string _seminarCourse; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
Student s1;
Student s2;
Student s3;
Graduate s4;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
Student::_count = 0;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
}
int main()
{
TestPerson();
return 0;
}
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
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。
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。需要注意的是,虚拟继承不要在其他地方去使用。
虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理 为了研究虚拟继承原理,我们给出了一个简化的菱形继承继承体系,再借助内存窗口观察对象成员的模型。
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;
}
下图是菱形继承的内存对象成员模型:这里可以看到数据冗余
下图是菱形虚拟继承的内存对象成员模型:这里可以分析出D对象中将A放到了对象组成的最下面,这个A同时属于B和C,那么B和C如何去找到公共的A呢?这里是通过了B和C的两个指针,指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针,这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。
完