继承是面向对象语言特性之一,它允许一个类(派生类)从另一个类(基类)中,继承其属性和方法。这样做的好处是,提供了可以重用的代码,避免在写一个类时,它的一部分功能已经在另一个类中实现了,我们还需要在这个类中重新写一遍。
例如:目前写了一个person类,我们可以继承这个类实现,teacher类、student类、president类等等。这些类继承了person,在自己的类中就不需要花费功夫造轮子。
继承还可以这样理解,未来你总会要继承父母的家业、继承公司财产、继承百亩良田,这样继承下来的家业远远比自己白手起家好很多。
定义格式:

class person
{
public:
//……
protected:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
int _tel;//电环
string _address;//地址
};
//其中person称为基类,又称为父类,student称为派生类,又称为子类。冒号后边跟上的publi称为继承方法
//在student类中就不需要实现关于人的成员变量、函数,复用了person类的成员
class student : public person
{
public:
//
private:
int _id;//学号
};
//还需要自己定义,自己实现相关的成员变量,成员函数,变得比较麻烦
class student
{
public:
//
private:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
int _tel;//电环
string _address;//地址
int _id;//学号
};student类通过public的方式继承了person类。在student中,就不需要重定义,省去了许多麻烦
继承方法,是通过不同的继承方法,可以指定基类的成员继承到派生类中后的访问方式,是pbulic公共的成员、还是private私有的成员、还是protected被保护的成员。
类成员/继承方式 | public继承 | protected继承 | private继承 |
|---|---|---|---|
基类的public成员 | 派生类中public成员 | 派生类中protected成员 | 派生类中private成员 |
基类的protected成员 | 派生类中protected成员 | 派生类中protected成员 | 派生类中private成员 |
基类的private成员 | 派生类中无法访问 | 派生类中无法访问 | 派生类中无法访问 |


通过观察表格不难发现,三种继承方法在访问限制上的约束:public < protectde < private,通过public继承基类的成员到派生类中,它们访问的方式是不会发生变化的;通过protected继承基类的成员,访问方式都被限制为protected;通过private继承基类的成员,访问方式都被限制为了private。
在日常使用中,最常见的是使用public方式继承,使用protected、private继承后的成员只能在派生类中使用,无法扩展到类外,使用性并不好。

继承模板允许一个模板继承另一个模板
需要注意的是继承基类后,基类还没有被实例化,当调用一个成员函数时,编译器会先在自己的类域中查找,若是调用基类的成员函数没有指定类域的话,编译器将会报错,因为基类并没有实例化,编译器也就不会进入基类中查找。指定基类类域,编译器才会进入基类中查早
没有被实例化的模板是无法寻找的,在编译后,编译器提示找不到print这个标识符,原因是基类是一个类模板,模板只是声明并没有被实例化,直接调用会报错。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
template<class T>
class Stack : public vector<T>//继承模板
{
public:
void push(const T& x)
{
//push_back(x);
vector<T>::push_back(x);//指定类域
}
};
指定print的类域后,正常运行。
知识补充
下列的场景中,实现了一个函数模板,试图用于对任意类型的容器进行打印
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
template<class T>
class Stack : public vector<T>//继承模板
{
public:
void push_back(const T& x)
{
//在通过继承模板实现的栈类中,当 `Stack<int>` 实例化后 `vector<int>`也会进行实例化,但模板是按需实例化的,即你需要使用那部分的函数,编译器帮你实例化那部分,当调用基类中的成员函数时,它并未实例化,编译器并不会认识它。当指定类域后,编译器就会来指定的类域中实例化这个成员函数。
push_back(x);
vector<T>::push_back(x);//指定类域
}
const T& top()
{
vector<T>::back();
}
void pop()
{
vector<T>::pop_back();
}
bool empty()
{
return vector<T>::empty();
}
};
template<class container>
void print(const container& c)
{
container::const_iterator it = c.begin();
typename container::const_iterator it = c.begin();//使用typename指定,container::const_iterator是一个类型
while (it != c.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
int main()
{
Stack<int> st1;
st1.push_back(1);
st1.push_back(2);
st1.push_back(3);
st1.push_back(4);
st1.push_back(5);
print(st1);
return 0;
}在print模板函数中,it这个类型,依赖于模板参数,在这个过程中,我们不告诉编译器,container::const_iterator是一个类型的话,编译器可能会误解它是一个成员函数,成员变量等
需要使用 typename来告诉编译器,这是一个类型,避免产生歧义。最好用的做法是使用auto关键字,自动推导类型。
class person
{
public:
person()
: _name()
, _age(18)
, _tel(123123)
, _address()
{}
protected:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
int _tel;//电环
string _address;//地址
};
class student : public person
{
public:
student()
{
_name = "小晨";
_age = 20;
_tel = 666;
_address = "csdn";
_id = 987;
}
private:
int _id;//学号
};
int main()
{
student stu;
person* per1 = &stu;
person& per2 = stu;
person per3 = stu;
return 0;
}
per1和stu的地址相同,per2也对stu进行了切片
在 main 函数中,per3 的声明可能会导致对象切片问题。因为 per3 是 person 类型,而 stu 是 student 类型,当 stu 被复制给 per3 时,student 类特有的成员 _id 会被“切掉”,per3 将不会包含 _id 成员。这意味着通过 per3 访问 _id 将会导致未定义行为。
基类::基类成员的方式进行显示访问基类的同名成员函数被隐藏。

warning C4717: “student::func”: 如递归所有控件路径,函数将导致运行时堆栈溢出
编译器眼里,是func自己不断调用自己,是一个死递归的过程。
在派生类中显示调用基类的同名函数

默认成员函数的两个主要问题:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class person
{
public:
person(const char* name = " ")
{
cout << "constructor person" << endl;
}
person(const person& p1)
{
cout << "person(const person& p1)" << endl;
}
person& operator=(const person& p)
{
if (this != &p)
{
cout << "person& operator=(const person&)" << endl;
}
return *this;
}
~person()
{
cout << "destructor person" << endl;
}
protected:
string _name;//姓名
};
class student : public person
{
public:
//student(const char* name = " ")
// :_name(name) // 错误的初始化
// ,_id(2024)
//{ //基类会被当作一个整体进行初始化,也就是说,编译器不会再派生类中一个一个的初始化基类成员变量
// cout << "constructor" << endl;
//}
student(const char* name = " ")
:person(name)
,_id(2024)
{
cout << "constructor student" << endl;
}
student(const student& s)//
:person(s)//派生类对象赋值给基类的引用,发生了切片行为,切分出基类那份成员变量
{
cout << "student(const student& s)" << endl;
}
student& operator=(const student& p)
{
if (this != &p)
{
// operator=(p); //必须之类基类类域,同名函数发生了隐藏行为
person::operator=(p);
// 必须显示调用基类的赋值重载函数
cout << "student& operator=(const student&)" << endl;
}
return *this;
}
~student()
{
cout << "destructor student" << endl;
}
private:
int _id = 1;//学号
};
int main()
{
student s1;
return 0;
}构造函数的行为
先构造基类,然后构造派生类
拷贝构造
赋值运算符重载的行为
析构函数的行为
与前几个默认成员函数的行为不同,析构函数并不需要显示调用基类的析构函数。
此时析构派生类对象的时候会一起将
先析构基类,在析构派生类
final,使用它修改基类,就无法被派生类继承#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class person final
{
protected:
string _name;//姓名
};
class student : public person
{
private:
int _id = 1;//学号
};
int main()
{
student s1;
return 0;
}
基类的友元关系无法被继承,基类的友元无法访问派生类中收到保护的和私有的成员。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class student;
class person
{
friend void Fun(const person& per, const student& stu);
protected:
string _name;//姓名
};
class student : public person
{
private:
int _id;//学号
};
void Fun(const person& per, const student& stu)
{
cout << per._name << endl;
cout << stu._id << endl;//无法被访问。
//解决:将Fun也变为student的友元即可被访问
}
int main()
{
person per;
student stu;
Fun(per, stu);
return 0;
}
而解决这种情况也很简单,只需要将fun函数也作为派生类的友元函数即可
在基类中定义了一个静态成员,则整个继承体系中都使用同一个静态成员,无论派生出多少个类。
执行以下代码,可以发现派生类进程了基类后,打印的 _name地址不相同,基类和派生类中各有一份。
而 _count打印的地址是相同的,印证了即使被继承,派生类和基类使用的还是同一个静态成员。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class person
{
public:
string _name;
static int _count;
};
int person::_count = 0;
class student : public person
{
private:
int _id;
};
int main()
{
person p1;
student s1;
cout << &p1._name << endl;
cout << &s1._name << endl;
cout << &s1._count << endl;
cout << &p1._count << endl;
return 0;
}
使用类名访问静态成员变量
使用变量名访问静态成员变量

这种情况往往被认为是多继承,它实际上是单继承,Assignment只有一个直接继承基类、student也只有一个直接基类


菱形继承:是一种特殊的多继承,子类继承了多个父类,而这些父类又继承了同一个基类的数据和方法。此时的派生类表现出菱形继承。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class person
{
public:
string _name;
};
class student : public person
{
protected:
int _id;//学号
};
class teacher : public person
{
protected:
int _job_num;//工号
};
class Classroom : public student, public teacher
{
protected:
string _course;
};
int main()
{
Classroom Class;
//Class._name = "john";// error C2385: 对“_name”的访问不明确
//指定访问解决二义性,但无法解决数据冗余
Class.student::_name = "john";
Class.teacher::_name = "sophia";
return 0;
}
在多继承这块就体现了C++语法的复杂。有了多继承,存在着菱形继承的问题,而为了解决菱形继承又有了菱形虚拟继承,它的底层很复杂,会丢失性能。在使用继承中应尽可能避免菱形继承的存在。
#include <iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout << "Animal()" << endl;
}
protected:
bool _herbivore;//食草
};
// 虚继承animal
class bird : virtual public Animal
{
public:
bird()
{
cout << "bird()" << endl;
}
};
// 虚继承 继承animal
class fish : virtual public Animal
{
public:
fish()
{
cout << "fish()" << endl;
}
};
// 使用虚继承后就存在数据的二义性、冗余的问题
class flyingfish : public bird, public fish
{
public:
flyingfish()
{
cout << "flyingfish()" << endl;
}
};
int main()
{
flyingfish ffish;
ffish._herbivore = true;
return 0;
}继承与组合
耦合
耦合指的是模块或类之间的依赖程度,低耦合意味着模块与模块之间的联系和依赖低,当一个模块出现bug的时候,不会影响别的模块,在设计类时应尽可能降低它们之间的练习程度。
这就好比如还在上学的同学与父母之间的依赖关系,在生活上的依赖关系是无比紧密的一但,同学没有生活费了,或者想要买写价格比较高的东西时,都离不开父母,一但某一天自己没有生活费,也练习不上父母了,那自己不就得喝西北方了~。
内聚
内聚指一个模块只关注它特定的职责和任务,实现一个打印数组的函数,那我们不会在打印函数中再实现一个将数组排为有序的功能,这就显得的多余。
程度上破坏了基类的封装,基类的该变会对继承产生很大的影响
耦合
耦合指的是模块或类之间的依赖程度,低耦合意味着模块与模块之间的联系和依赖低,当一个模块出现bug的时候,不会影响别的模块,在设计类时应尽可能降低它们之间的练习程度。
这就好比如还在上学的同学与父母之间的依赖关系,在生活上的依赖关系是无比紧密的一但,同学没有生活费了,或者想要买写价格比较高的东西时,都离不开父母,一但某一天自己没有生活费,也练习不上父母了,那自己不就得喝西北方了~。
内聚
内聚指一个模块只关注它特定的职责和任务,实现一个打印数组的函数,那我们不会在打印函数中再实现一个将数组排为有序的功能,这就显得的多余。