继承的概念及定义

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，继承是类设计层次的复用。
定义格式如下：
在这里插入图片描述
继承基类成员访问方式的变化：

类成员/继承方式	public继承	protected继承	private继承
基类的public成员	派生类的public成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的private成员	在派生类中不可见	在派生类中不可见	在派生类中不可见

基类和派生类对象赋值转换

派生类对象可以赋值给基类的对象 / 基类的指针 / 基类的引用
基类对象不能赋值给派生类对象
基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才是安全的

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;
 
 // 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
 pp = &sobj
 Student* ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的。
 ps1->_No = 10;
 
 pp = &pobj;
 Student* ps2 = (Student*)pp; // 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问题
 ps2->_No = 10;
 }

继承的作用域

在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域
子类和父类中有同名成员，子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问，这种情况叫隐藏，也叫重定义（在子类成员函数中，可以使用基类::基类成员显示访问）
需要注意的是如果是成员函数的隐藏，只需要函数名相同就构成隐藏
注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名的成员

// Student的_num和Person的_num构成隐藏关系
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();
};

派生类的默认成员函数

6个默认成员函数，“默认”的意思就是指我们不写，编译器会变我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个
成员函数是如何生成的呢？

派生类的构造函数必须调用基类的构造函数初始化基类的那一部分成员。如果基类没有默认的构造函数，则必须在派生类构造函数的初始化列表阶段显示调用
派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造完成基类的拷贝初始化
派生类的 operator = 必须要调用基类的operator=完成基类的复制
派生类的析构函数会在被调用完成后自动调用基类的析构函数清理基类成员。因为这样才能保证派生类对象先清理派生类成员再清理基类成员的顺序
派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造
派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构

实现一个不能被继承的类

// C++98中构造函数私有化，派生类中调不到基类的构造函数。则无法继承
class NonInherit
{
public:
 static NonInherit GetInstance()
 {
 return NonInherit();
 }
private:
 NonInherit()
 {}
};
// C++11给出了新的关键字final禁止继承
class NonInherit final
{};

友元

友元关系不能继承，即基类友元不能访问子类私有和保护成员

静态成员

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

菱形继承及菱形虚拟继承

菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况
在这里插入图片描述
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

class Person
{
public :
 string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :
 int _num ; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected :
 int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :
 string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test ()
{
 // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
 Assistant a ;
 a._name = "peter";
 
 // 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
 a.Student::_name = "xxx";
 a.Teacher::_name = "yyy"; }

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

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; }

小结

C++语法复杂，多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现很复杂
多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。
继承和组合
public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象
组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象
优先使用对象组合，而不是类继承
继承允许根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用，术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的内部细节对子类可见。继承一定程度破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高
对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于保持每个类被封装
实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用继承，可以用组合，就用组合

【C++中的继承】默认成员函数、友元、静态成员与继承相关问题 & 菱形继承 &继承与组合