如何理解基类和派生类的关系

在开讲之前，我们先看基类和派生类的定义。为了方便显示，我把方法的声明和定义写在了一起。

基类

class Person {
// 设置为protected方便调用
protected:
    string name;
    string male;
    string living;
public:
    Person() {
        this->name = "Jack";
        this->male = "unknown";
        this->living = "house";
    }

    Person(const string name, const string male, const string living) {
        this->name = name;
        this->male = male;
        this->living = living;
    }
	
    // 派生类重写的方法
    void talk() {
        cout << "I am a person, my name is " + this->name;
        cout << endl;
    }
    
    // 返回住所
    string whereLiving(){
        return this->living;
    }
};

派生类

// 继承自Person类
class Student : public Person {
public:
    Student() {
        // 隐式调用基类构造方法
    }

    Student(const string name, const string sex, const string living)
        :Person(name, sex, living) {
        //调用基类有参构造方法
    }

    // 重写基类方法
    void talk() {
        cout << "I am a student, my name is " + this->name;
    }
    
    // 派生类自己的方法
    void goSchool(){
        cout << "I love study" << endl;
    }
};

1. 派生类对象可以调用基类的方法

这个应该是众人皆知的，这也是继承的最大作用，最大限度地复用了代码。

    Student s; // 创建Student对象
    s.say();   // 派生类调用基类方法

//输出
// I am from Base Class

2. 基类指针（引用）可以在不进行显式类型转换的情况下指向（引用）派生类对象

    // 创建派生类对象
    Student s;

    Person* pp = &s;    // 基类指针指向派生类对象
    Person& pr = s;     // 基类引用引用派生类对象

    pp->talk();
    pr.talk();

//输出
//I am a person, my name is Jack
//I am a person, my name is Jack

诶，看到这里有人问了。我这个指针和引用不是都针对的是派生类吗？为什么会输出"I am a person"呢？这明明是基类的方法啊？

不着急，看第三条。但是再看第三条之前，我们必须说明。虽然基类的指针和引用可以指向、引用派生类，但是反过来是绝对不可以的。派生类的指针和引用是绝对不可以指向、引用基类的。

    // 创建基类对象
    Person p;

    Student* sp = &p;    // 报错
    Student& sr = p;     // 报错

至于为什么，我们先看第三条。

3. 基类指针（引用）只能用于调用基类方法

    // 创建派生类对象
    Student s;

    Person* pp = &s;    // 基类指针指向派生类对象
    Person& pr = s;     // 基类引用引用派生类对象

    pp->talk();         // ok
    pr.talk();          // ok

    pp->goSchool();     // 报错
    pr.goSchool();      // 报错

如代码所示，如果我用Person的指针和引用调派生类Student自己的方法goSchool()，那么编译器是绝对不会通过的。

这么做是非常有道理的，是满足继承的要求的。例如，编译器允许基类引用隐式地引用派生类对象，可以利用该基类引用为所引用的派生类对象调用基类的方法。因为基类和派生类有继承的关系，这么做是合情合理的。

但是反过来，如果派生类引用能调用基类方法是很荒谬的。一个Student引用，应该是一个Student的别名。那么他就应该上学，这是学生该做的事情。但是不是所有人都是学生，都该去上学。所以我用Student引用让一个Person去上学是很可笑的，是没有意义的。

基类指针和引用能够指向、引用派生类的特性，可以说是多态实现的基础。例如，基类引用定义的函数或者指针参数可用于基类对象或者派生类对象。

举个例子，我有另外一个类叫做Worker也继承自Person。假如我现在有个函数，叫做睡觉。

void sleep(Person& p){
    cout << "I sleep in " + p.whereLiving() << endl; 
}

但是Student要睡在dormitory里，而Worker睡在apartment里面，我总不能一个一个判断是什么对象吧？所以上面这种实现，就可以很好的实现多态。

	Student s("Mary","Female","Dormitory");
    sleep(s);

//输出
//I sleep in Dormitory

可以看见，虽然基类引用对派生类的引用无法调用派生类的方法，但是却可以调用它的继承下来的成员变量（当然派生类自己新定义的成员变量是不可以通过基类指针、引用来访问的）。