前言

繼承是使代碼復(fù)用的一種重要的手段，我們?cè)贑語(yǔ)言時(shí)期寫(xiě)的swap函數(shù)邏輯，通常會(huì)單獨(dú)寫(xiě)出來(lái)再給其他函數(shù)復(fù)用，這個(gè)繼承可以理解成是類級(jí)別的一個(gè)復(fù)用，它允許我們?cè)谠蓄惖幕A(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加新的功能。

一、什么是繼承

舉個(gè)例子，當(dāng)我們使用一個(gè)結(jié)構(gòu)體去描述一個(gè)學(xué)生的信息時(shí)，我們可以用到以下的這樣一個(gè)組織方式：

struct Student
{
	char sex[20];//性別
	int age;//年齡
	char stu_id;//學(xué)號(hào)
	//.....
};

當(dāng)我們要描述一名老師的時(shí)候我們這個(gè)時(shí)候可能就是更改學(xué)生信息當(dāng)中的部分的信息，例如上面的性別和年齡是可以通用的，而學(xué)號(hào)只需更改成工號(hào)即可。那么我們應(yīng)該怎么去達(dá)到復(fù)用的邏輯呢？

：我們可以寫(xiě)一個(gè)struct People，讓struct Student和struct Teacher去復(fù)用它。

struct People
{
	char sex[20];//性別
	int age;//年齡
};
struct Student
{
	struct People p;
	char stu_id;//學(xué)號(hào)
	//.....
};
struct Teacher
{
	struct People p;
	char work_id;//工號(hào)
	//.....
};

這樣子我們用之前的C語(yǔ)言的知識(shí)就可以完成一個(gè)簡(jiǎn)單的復(fù)用，這樣子做會(huì)有幾個(gè)不好的地方：

• 對(duì)于People內(nèi)部的訪問(wèn)會(huì)比起訪問(wèn)他自己內(nèi)部定義的變量麻煩一點(diǎn)（就是如定義了Teacher t;要訪問(wèn)age需要 t.p.age）。
• 若基類（父類）想要對(duì)于派生類（子類）有所隱藏，即并不想讓所有的成員函數(shù)/成員變量都給子類所繼承的時(shí)候，我們用這種方式很難做到。

基于以上的問(wèn)題，C++給出了一套繼承邏輯。

上述第一個(gè)問(wèn)題就解決了，我們可以直接在People t，直接訪問(wèn)基類的成員，第二個(gè)問(wèn)題，對(duì)于一些我們想要隱藏的成員函數(shù)/成員變量（即不讓子類可見(jiàn)），我們可以通過(guò)繼承方式來(lái)控制，在此之前先鋪墊一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

上圖若是開(kāi)過(guò)c++這門(mén)課的同學(xué)肯定都有見(jiàn)過(guò)，其中的最左列是表明基類的被繼承的成員是什么類型的，第一行則是以哪種形式繼承。

基類的其他成員在子類的訪問(wèn)方式 == Min(成員在基類的訪問(wèn)限定符，繼承方式)，public > protected > private 。

其中protected成員變量我們?cè)诶^承這塊見(jiàn)得會(huì)比較多，下面我們比較一下public/protected/private的在繼承當(dāng)中的作用。

• 若基類的成員當(dāng)中為public，則說(shuō)明他支持類內(nèi)，類外部都可以去訪問(wèn)他，而這時(shí)候我們常用public繼承，因?yàn)榛惗家呀?jīng)開(kāi)放了這個(gè)成員變量，派生類用其他兩種方式繼承都會(huì)讓他在派生類的類外部無(wú)法訪問(wèn)，所以實(shí)際上public繼承是最常用的。
• 若基類的成員當(dāng)中是protected類型，表明基類允許子類當(dāng)中可以使用這個(gè)成員，但是不希望類外部使用，protected的訪問(wèn)限定符只是對(duì)類外部上鎖，而類內(nèi)是可以隨意使用的，這樣實(shí)際上也是封裝性的一種體現(xiàn)。
• 若基類的成員是private類型，表明不希望子類和外部訪問(wèn)，在子類當(dāng)中不可見(jiàn)，不可見(jiàn)即子類當(dāng)中無(wú)法訪問(wèn)該成員。但是他是否存在于派生類當(dāng)中？是存在的。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真知的唯一標(biāo)準(zhǔn)，下面我們?cè)囋囀欠駊rivate的成員在子類真的存在：

class People
{
public:
	char address;//住址
protected:
	double sex;//性別
private:
	int age;//年齡
};
class Student : protected People
{

	char stu_id[20];//學(xué)號(hào)
	//.....
};
struct Teacher :public People
{
	double work_id;//工號(hào)
	//.....
};
int main()
{

	Teacher t;
	cout << sizeof(t) << endl;//對(duì)t變量的大小測(cè)試
	printf("%p,%p", &t.address,&t.work_id);

	return 0;
}

驗(yàn)證結(jié)果為32，即下圖所示，我們可以得知People的元素是在Teacher之上的。

示意圖：

倘若強(qiáng)行訪問(wèn)，則會(huì)報(bào)錯(cuò)。到此問(wèn)題2的答案也清晰了。

不推薦protected繼承的原因：

class People
{
public:
	char address;//住址
protected:
	double sex;//性別
private:
	int age;//年齡
};
struct Student : protected People
{

	char stu_id[20];//學(xué)號(hào)
	//.....
};
int main()
{
	Student s1;
	People p = s1;//error
	return 0;
}

上面這個(gè)protected繼承后子類對(duì)象賦值給基類報(bào)錯(cuò)！

其實(shí)是因?yàn)楦割惖膒ublic對(duì)象address在以protected方式繼承時(shí)相當(dāng)于在類外部不可訪問(wèn)，當(dāng)賦值給People對(duì)象時(shí)，權(quán)限被放大，即若支持賦值，子類address是不對(duì)外開(kāi)放的，而父類卻把成員變量公開(kāi)了！

解決方案：使用public繼承！

二、基類與派生類的賦值轉(zhuǎn)換

2.1天然支持的理解

這個(gè)點(diǎn)是一個(gè)十分重要的點(diǎn)，在學(xué)習(xí)java語(yǔ)言的時(shí)候，經(jīng)常聽(tīng)到上轉(zhuǎn)型，其實(shí)也就是c++當(dāng)中將子類的對(duì)象賦值給父類，即People t = student s;類似這種，這個(gè)過(guò)程是天然支持的，接下來(lái)敘述一下天然支持的含義。

預(yù)備知識(shí)：

int i = 0;
double b = i;//1
double& b =i ;//2 error
const double& b = i ;//3

從初識(shí)c語(yǔ)言的時(shí)候，我們就發(fā)現(xiàn)上面代碼的第一條是沒(méi)有問(wèn)題的，這是因?yàn)橄嘟愋驮诰鹊徒o精度高的時(shí)候是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的。這是因?yàn)榫幾g器會(huì)在此期間生成一塊臨時(shí)空間(臨時(shí)空間具有常性)，用i生成一個(gè)double類型的i再賦值給b。

在上面的2代碼的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)出錯(cuò)呢？原因很簡(jiǎn)單，臨時(shí)空間具有常性，臨時(shí)空間是放到靜態(tài)區(qū)當(dāng)中的，不可修改，當(dāng)用double&時(shí)相當(dāng)于會(huì)對(duì)權(quán)限進(jìn)行放大（即b可能會(huì)更改i的內(nèi)容），所以我們加入const屬性的時(shí)候代碼3也就能夠跑過(guò)了。

上面的子類給父類為什么就是天然支持的呢？

int main()
{
	Teacher t;
	People& p = t;//true
	People* p2 = &t;//true
	People p3 = t;//true
	return 0;
}

上面的程序正常運(yùn)行，父類引用子類對(duì)象完全沒(méi)有問(wèn)題！所以我們才說(shuō)這是天然支持的，不像上面例子是通過(guò)轉(zhuǎn)換而來(lái)的。

這種派生類對(duì)象賦值給基類的對(duì)象/基類的指針/基類的引用，稱之為切片，這種說(shuō)法是十分貼切的。通過(guò)切去子類的自己定義的部分在給到基類。

這里會(huì)有一些值得注意的點(diǎn)：

基類的對(duì)象不能賦值給派生類對(duì)象??！

基類的指針是可以通過(guò)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換來(lái)賦值給派生類的指針，但是基類的指針必須原先是指向派生類對(duì)象才是安全的。倘若基類是多態(tài)類型，可以用RTTI當(dāng)中的dynamic cast來(lái)進(jìn)行識(shí)別后進(jìn)行安全轉(zhuǎn)換。（后序博客會(huì)將，這里簡(jiǎn)單說(shuō)明就是使用dynamic cast，他會(huì)判斷指針指向的是不是派生類對(duì)象，如果是就轉(zhuǎn)換成功，不是就會(huì)返回null）

對(duì)于上面第二點(diǎn)做一個(gè)解釋，就是如果People * pp指向的是一個(gè)People的對(duì)象，那么當(dāng)他給到派生類的指針的時(shí)候，派生類指針是有可能訪問(wèn)到未初始化的那部分。因?yàn)檎驹?code>派生類指針的角度，他并不知道自己的成員是沒(méi)有被定義的，倘若它使用了未初始化數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生越界報(bào)錯(cuò)??！
相反，如果原先的pp指針指向的是派生類對(duì)象（天然支持的），那么當(dāng)我們pp給到派生類的時(shí)候，對(duì)于派生類的而言，它的數(shù)據(jù)都是初始化好的，所以這個(gè)時(shí)候是沒(méi)有問(wèn)題的。

三、繼承當(dāng)中的作用域

在繼承體系中基類和派生類都有獨(dú)立的作用域!!

代碼如下：

class People
{
public:
	char address[20] = "chang an";//住址
	void func(int i)
	{
		cout << "People func\n";
	}
protected:
	char sex[20] = "nan";//性別
private:
	int age = 19;//年齡
};
struct Student : public People
{
	
	char stu_id[20] = "1010";//學(xué)號(hào)
	//.....
	void func()
	{
		cout << "Student func\n";
	}
};

int main()
{
	People p;
	Student s;
	s.func(); //true
	s.func(1);//err
	return 0;
}

從上面的例子可以看出，倘若基類和子類都在同一個(gè)作用域，那么func的有參和無(wú)參是構(gòu)成重載的，但是編譯器這里報(bào)錯(cuò)，說(shuō)明重載的一個(gè)重要條件不滿足，即函數(shù)不在同一作用域當(dāng)中。

這種子類成員將父類的成員屏蔽的情況，叫做隱藏，也叫重定義，倘若需要調(diào)用父類的函數(shù)需要在函數(shù)前顯示調(diào)用（指名類域）即可。

注意:

• 繼承體系當(dāng)中不建議定義同名的成員，因?yàn)闀?huì)引發(fā)誤解。
• 但是在派生類的默認(rèn)成員函數(shù)當(dāng)中會(huì)用到這種語(yǔ)法，所以這種語(yǔ)法也是必不可少的??！
• 成員函數(shù)和成員變量都如此，基類定義相同名字的都會(huì)對(duì)父類進(jìn)行隱藏，調(diào)用都要顯示調(diào)用。

四、派生類的默認(rèn)構(gòu)造成員函數(shù)

1. 派生類的構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)初始化基類的那一部分成員。如果基類沒(méi)有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類構(gòu)造函數(shù)的初始化列表階段顯示調(diào)用。

2. 派生類的拷貝構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造完成基類的拷貝初始化。

3. 派生類的operator=必須要調(diào)用基類的operator=完成基類的復(fù)制。

4. 派生類的析構(gòu)函數(shù)會(huì)在被調(diào)用完成后自動(dòng)調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)清理基類成員。因?yàn)檫@樣才能保證派生類對(duì)象先清理派生類成員再清理基類成員的順序。

5. 派生類對(duì)象初始化先調(diào)用基類構(gòu)造再調(diào)派生類構(gòu)造。

6. 派生類對(duì)象析構(gòu)清理先調(diào)用派生類析構(gòu)再調(diào)基類的析構(gòu)。

總結(jié)前面的6個(gè)規(guī)則，個(gè)人的結(jié)論：

• 構(gòu)造函數(shù)，拷貝構(gòu)造，operator=三種情況，都要調(diào)用父類對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)/拷貝構(gòu)造/operator=進(jìn)行對(duì)父類的成員變量的初始化，并且倘若父類沒(méi)有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候（比如父類寫(xiě)了帶參的構(gòu)造函數(shù)），我們就要顯式調(diào)用（Person（參數(shù)…）,Person::operator=(參數(shù)…)）
• 析構(gòu)函數(shù)只需要清理子類定義的資源，由于在構(gòu)造函數(shù)當(dāng)中我們是先對(duì)父類的成員先進(jìn)行構(gòu)造，后對(duì)子類的成員進(jìn)行構(gòu)造。由先構(gòu)造后析構(gòu)的順序，所以我們是在析構(gòu)函數(shù)當(dāng)中析構(gòu)子類的資源，析構(gòu)函數(shù)調(diào)用完后編譯器自動(dòng)幫我們調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)。

在派生類當(dāng)中基類為一個(gè)自定義類型，會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化。在拷貝構(gòu)造當(dāng)中，由于子類把父類的部分當(dāng)做自定義類型，倘若沒(méi)有顯示調(diào)用拷貝構(gòu)造，就會(huì)調(diào)用到構(gòu)造函數(shù)上面對(duì)父類的部分進(jìn)行構(gòu)造。

在子類當(dāng)中直接對(duì)父類單獨(dú)的成員初始化是錯(cuò)誤的，一定要把父類當(dāng)做一個(gè)整體進(jìn)行初始化！

4.0什么時(shí)候需要寫(xiě)6個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)

拋出結(jié)論：

1. 若父類沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)/默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)或者有需要對(duì)成員的初始化（可以在聲明處給缺省值），或者編譯器提供的淺拷貝行為不能滿足我們的需求。

2. 當(dāng)我們成員變量中采用T*，自己維護(hù)在堆上開(kāi)的空間時(shí)，我們往往需要對(duì)除取地址重載外的其余默認(rèn)成員函數(shù)進(jìn)行編寫(xiě)。因?yàn)槲覀儧](méi)有選擇容器，自己動(dòng)手維護(hù)堆上的資源時(shí)，若采用編譯器默認(rèn)生成的值拷貝的方式，分分鐘出錯(cuò)！

4.1構(gòu)造函數(shù)

#include<iostream>
using namespace std;
class People
{
public:
	People()
	{
		cout << "People()\n";
	}
	//p1(p)
	People(const People& p)
	{
		cout << "People(const People& p)" << endl;
	}
	// p1 = p
	People& operator=(const People& p)
	{
		cout << "People& operator=(const People& p)" << endl;
		return *this;
	}

private:
	char name[20];
	char address[20];
	char tele[20];
};

class Student :public People
{
public:
//無(wú)寫(xiě)構(gòu)造
private:
	int id;
};

int main()
{
	Student t;
	return 0;
}

在沒(méi)有寫(xiě)派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，派生類會(huì)在編譯器生成的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)當(dāng)中在初始化列表處調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)對(duì)父類的資源進(jìn)行初始化。

當(dāng)我們寫(xiě)了子類的構(gòu)造函數(shù)，但是沒(méi)有顯示調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)，編譯器依舊會(huì)在初始化列表處幫我們調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)對(duì)父類的資源進(jìn)行初始化。

C++規(guī)定了派生類要先對(duì)父類資源進(jìn)行初始化，所以不管我們有沒(méi)有顯示調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)，編譯器都會(huì)幫我們調(diào)用。下面展示一下如何顯示調(diào)用

	Student()
    	:People()
	{
		cout << "Student()" << endl;
	}

倘若父類沒(méi)有寫(xiě)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，這個(gè)時(shí)候只能用顯示調(diào)用的方法對(duì)父類的資源初始化了。

調(diào)用方法看起來(lái)有點(diǎn)奇怪，用起來(lái)有點(diǎn)像創(chuàng)建匿名對(duì)象，但是便于理解，我們可以把他理解成子類當(dāng)中將父類看做自定義類型，所以會(huì)去默認(rèn)調(diào)用它的構(gòu)造函數(shù)，而我們沒(méi)有顯示寫(xiě)出父類的對(duì)象，所以初始化父類的形式用的是類名+（參數(shù)...）

4.2拷貝構(gòu)造

1.當(dāng)我們沒(méi)有編寫(xiě)拷貝構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)編譯器幫我們默認(rèn)生成的拷貝構(gòu)造會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的拷貝構(gòu)造。

那么我們是否跟構(gòu)造函數(shù)一樣只拷貝子類的資源即可，編譯器是否會(huì)幫我們也在初始化列表處對(duì)父類資源進(jìn)行拷貝？
不會(huì)

看下面這張圖，我們發(fā)現(xiàn)拷貝構(gòu)造當(dāng)中調(diào)用了父類的構(gòu)造函數(shù)

有的同學(xué)就會(huì)有疑惑了，實(shí)際上拷貝構(gòu)造也是構(gòu)造，在初始化列表處，對(duì)于子類而言，父類相當(dāng)于一個(gè)自定義類型對(duì)象，子類會(huì)調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)對(duì)父類的資源進(jìn)行初始化。

解決方法：顯示調(diào)用父類的拷貝構(gòu)造即可，所以拷貝構(gòu)造這里我們一定要要寫(xiě)就一定要顯示調(diào)用父類的拷貝構(gòu)造。

Student(const Student& s)
		:People(s)
	{
		cout << "Student(const Student& s)" << endl;
	}

4.3賦值重載

老樣子，先看看編譯器生成的默認(rèn)的operator=是怎樣的。

很顯然，編譯器會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的operator=對(duì)父類的部分進(jìn)行賦值，賦值重載與拷貝構(gòu)造一樣，需要我們顯示調(diào)用父類的賦值重載，否則雖然不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是不滿足我們所需要的行為。

所以我們?cè)诤瘮?shù)體內(nèi)調(diào)用父類oeperator=即可:

五、菱形繼承和菱形虛擬繼承

單/多繼承的定義：

單繼承：一種繼承機(jī)制。其中每個(gè)子類只能繼承單一的超類。

多繼承：多繼承可以看作是單繼承的擴(kuò)展。所謂多繼承是指派生類具有多個(gè)基類，派生類與每個(gè)基類之間的關(guān)系仍可看作是一個(gè)單繼承。

多繼承本身并沒(méi)有問(wèn)題，但是它的擴(kuò)展形成菱形繼承出現(xiàn)了問(wèn)題，讓我們學(xué)習(xí)的過(guò)程中需要學(xué)習(xí)更加復(fù)雜的解決方案。

5.1菱形繼承

以下面這張圖為例。

struct Base {
	int base;
};

struct A :public Base
{
	int a;
};

struct C :public Base
{
	int c;
};

struct D :public A ,public C
{
	int d;
};

在沒(méi)有虛繼承前，對(duì)象模型如下圖，可以看出base在D有出現(xiàn)了兩份，也就是在D所創(chuàng)建的對(duì)象當(dāng)中都會(huì)出現(xiàn)二義性和數(shù)據(jù)冗余的問(wèn)題！

解決方案

虛繼承，在腰部的類繼承時(shí)添加virtual關(guān)鍵字。

struct Base {
	int base;
};

struct A :virtual public Base
{
	int a;
};

struct C :virtual public Base
{
	int c;
};

struct D :public A ,public C
{
	int d;
};

int main()
{
	D d;
	d.c = 1;
	d.d = 2;
	d.a = 3;
	return 0;
}

測(cè)試平臺(tái)：vs2013/32位

虛繼承后的內(nèi)存對(duì)象成員模型，其中每個(gè)腰部虛繼承的A，C的對(duì)象都多了一個(gè)指針，由于我們是小端機(jī)，所以對(duì)應(yīng)過(guò)去我們能看到指向的空間當(dāng)中對(duì)應(yīng)8字節(jié)，表中頭4字節(jié)00 00 00 00與多態(tài)有關(guān)，下面的則是偏移量，由于虛繼承后只有一份A對(duì)象的成員變量，并且表結(jié)構(gòu)需要8字節(jié)的空間，所以A，C對(duì)象當(dāng)中存放的是虛基表指針，指向的是虛基表，虛基表一般是放在代碼段 當(dāng)中的。

為什么C，A需要去找屬于自己的Base？

基類與派生類的賦值轉(zhuǎn)換時(shí)，需要進(jìn)行切片，需要將A,C當(dāng)中的base變量才能賦值給b。

int main()
{
	Base b = A();
	Base b2 = C();
	return 0;
}

上述圖中B是否虛繼承都可以，只要A，C虛繼承，D中都不會(huì)出現(xiàn)二義性了。

六、繼承的總結(jié)

在繼承這塊實(shí)際上是c++語(yǔ)法復(fù)雜的一處體現(xiàn)了，有了多繼承，就有了菱形繼承，相對(duì)應(yīng)他的解決方案來(lái)了，但是我們可以發(fā)現(xiàn)這套解決方案讓他的底層實(shí)現(xiàn)必定變得復(fù)雜了起來(lái)，所以正常使用的時(shí)候我們并不推薦去折騰菱形繼承，在java等語(yǔ)言都把多繼承這一塊砍掉了，使用多繼承的同時(shí)就要考慮復(fù)雜度和性能上的問(wèn)題。

繼承和組合

繼承是一種復(fù)用的方式，但不是唯一方式！

• public繼承是一種is-a的關(guān)系，每一個(gè)派生類都是一個(gè)基類對(duì)象。
• 組合是一種has-a的關(guān)系，假設(shè)B組合了A，則每個(gè)B對(duì)象都有一個(gè)A對(duì)象。
• 繼承方式的復(fù)用常稱之為白箱復(fù)用，在繼承方式中，基類的內(nèi)部細(xì)節(jié)對(duì)子類可見(jiàn)，這一定程度上破壞了基類的封裝，伴隨著基類的改變，對(duì)派生類的改變很大。并且兩者依賴關(guān)系強(qiáng)，耦合度大。
• 對(duì)象組合式繼承之外的復(fù)用選擇，對(duì)象組合要求被組合對(duì)象提供良好的接口定義。這種復(fù)用稱之為黑箱復(fù)用，對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是不可見(jiàn)的。耦合度低。

實(shí)際工程中能用繼承和組合就用組合，組合的耦合度低，代碼的維護(hù)性好，但是繼承在有些關(guān)系就適合用繼承就用繼承，并且要實(shí)現(xiàn)多態(tài)就一定要用繼承。

總結(jié)

繼承作為c++的一塊難點(diǎn)，本篇博客不免有些錯(cuò)誤，歡迎各位大佬指出批評(píng)！

到此這篇關(guān)于關(guān)于C++繼承你可能會(huì)忽視的點(diǎn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++繼承忽視的點(diǎn)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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