5.继承和派生

继承（Inheritance）可以理解为一个类从另一个类获取成员变量和成员函数的过程。例如类 B 继承于类 A，那么 B 就拥有 A 的成员变量和成员函数。被继承的类称为父类或基类，继承的类称为子类或派生类。

派生类除了拥有基类的成员，还可以定义自己的新成员，以增强类的功能。

以下是两种典型的使用继承的场景：
1) 当你创建的新类与现有的类相似，只是多出若干成员变量或成员函数时，可以使用继承，这样不但会减少代码量，而且新类会拥有基类的所有功能。

2) 当你需要创建多个类，它们拥有很多相似的成员变量或成员函数时，也可以使用继承。可以将这些类的共同成员提取出来，定义为基类，然后从基类继承，既可以节省代码，也方便后续修改成员。

class People
{
private:
   string m_name;
   int m_age;
};

class Student : public People
{
private:
   int m_id;
};

继承权限

1) 基类成员在派生类中的访问权限不得高于继承方式中指定的权限。
也就是说，继承方式中的 public、protected、private 是用来指明基类成员在派生类中的最高访问权限的。

2) 不管继承方式如何，基类中的 private 成员在派生类中始终不能使用（不能在派生类的成员函数中访问或调用）。

3) 如果希望基类的成员能够被派生类继承并且毫无障碍地使用，那么这些成员只能声明为 public 或 protected；只有那些不希望在派生类中使用的成员才声明为 private。

4) 如果希望基类的成员既不向外暴露（不能通过对象访问），还能在派生类中使用，那么只能声明为 protected。

注意，我们这里说的是基类的 private 成员不能在派生类中使用，并没有说基类的 private 成员不能被继承。实际上，基类的 private 成员是能够被继承的，并且（成员变量）会占用派生类对象的内存，它只是在派生类中不可见，导致无法使用罢了。private 成员的这种特性，能够很好的对派生类隐藏基类的实现，以体现面向对象的封装性。

继承和组合混搭情况下，构造和析构调用原则

先构造父类，再按照声明顺序构造成员变量或成员常量、最后构造自己。析构的顺序和构造顺序相反。

继承中的同名成员处理方法

当子类与父类成员变量或函数重名时，依然继承，访问同名成员时需要通过作用域限定符：：来区分同名函数。

派生类中的 static 关键字

继承和static关键字在一起会产生什么现象哪？
理论知识
基类定义的静态成员，将被所有派生类共享
根据静态成员自身的访问特性和派生类的继承方式，在类层次体系中具有不同的访问性质（遵守派生类的访问控制）
派生类中访问静态成员，用以下形式显式说明：
类名 :: 成员
或通过对象访问对象名 . 成员

多继承

多个基类的派生类构造函数可以用初始式调用基类构造函数初始化数据成员
执行顺序与单继承构造函数情况类似。多个直接基类构造函数执行顺序取决于定义派生类时指定的各个继承基类的顺序。
一个派生类对象拥有多个直接或间接基类的成员。不同名成员访问不会出现二义性。如果不同的基类有同名成员，派生类对象访问时应该加以识别。

多继承的同名成员（二义性）

同上面类似，通过多次继承而来的派生类访问基类若有歧义则用作用域限定符来区分

class A
{
public:
	int m_a;
};
class A1 : public A
{
public:
	int m_a1;
};

class A2 : public A
{
public:
	int m_a2;
};

class B : public A1, public A2
{
public:
	int m_b;
};

int main()
{
	B b;
	cout << sizeof(b) << endl;
	cout << &b.A1::m_a << endl;
	cout << &b.m_a1 << endl;
	cout << &b.A2::m_a << endl;
	cout << &b.m_a2 << endl;
	cout << &b.m_b << endl;
	
	return 0;
}

虚继承

如果一个派生类从多个基类派生，而这些基类又有一个共同的基类，则在对该基类中声明的名字进行访问时，可能产生二义性
如果在多条继承路径上有一个公共的基类，那么在继承路径的某处汇合点，这个公共基类就会在派生类的对象中产生多个基类子对象
要使这个公共基类在派生类中只产生一个子对象，必须对这个基类声明为虚继承，使这个基类成为虚基类。
虚继承声明使用关键字 virtual

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
	int m_a;
};

class A1 : virtual public A
{
public:
	int m_a1;
};

class A2 : virtual public A
{
public:
	int m_a2;
};

class B : public A1, public A2
{
public:
	int m_b;
};

int main()
{
	B b;
	cout << sizeof(b) << endl;
	cout << &b << endl;
	cout << &b.m_a1 << endl;
	cout << &b.m_a2 << endl;
	cout << &b.m_b << endl;
	cout << &b.m_a << endl;

	return 0;
}

c++向上转型

在 C/C++ 中经常会发生数据类型的转换，例如将 int 类型的数据赋值给 float 类型的变量时，编译器会先把 int 类型的数据转换为 float 类型再赋值；反过来，float 类型的数据在经过类型转换后也可以赋值给 int 类型的变量。

类其实也是一种数据类型，也可以发生数据类型转换，不过这种转换只有在基类和派生类之间才有意义，并且只能将派生类赋值给基类，包括将派生类对象赋值给基类对象、将派生类指针赋值给基类指针、将派生类引用赋值给基类引用，这在 C++ 中称为向上转型（Upcasting）。相应地，将基类赋值给派生类称为向下转型（Downcasting）。

向上转型非常安全，可以由编译器自动完成；向下转型有风险，需要程序员手动干预。

类型兼容性原则

类型兼容规则是指在需要基类对象的任何地方，都可以使用公有派生类的对象来替代。通过公有继承，派生类得到了基类中除构造函数、析构函数之外的所有成员。这样，公有派生类实际就具备了基类的所有功能，凡是基类能解决的问题，公有派生类都可以解决。
类型兼容规则中所指的替代包括以下情况：

子类对象可以当作父类对象使用
子类对象可以直接赋值给父类对象
子类对象可以直接初始化父类对象
父类指针可以直接指向子类对象
父类引用可以直接引用子类对象

在替代之后，派生类对象就可以作为基类的对象使用，但是只能使用从基类继承的成员。
类型兼容规则是多态性的重要基础之一。

总结

继承是面向对象程序设计实现软件重用的重要方法。程序员可以在已有基类的基础上定义新的派生类。
单继承的派生类只有一个基类。多继承的派生类有多个基类。
派生类对基类成员的访问由继承方式和成员性质决定。
创建派生类对象时，先调用基类构造函数初始化派生类中的基类成员。调用析构函数的次序和调用构造函数的次序相反。
C++提供虚继承机制，防止类继承关系中成员访问的二义性。
多继承提供了软件重用的强大功能，也增加了程序的复杂性。

总结

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