[C++进阶]三大特性之一------继承

目录

什么是继承

继承的定义

继承的声明格式

继承的简单实现

继承中的构造

构造的规则

友元与静态成员

继承的分类

单继承与多继承

菱形继承

虚拟继承

什么是继承

继承的定义

继承是代码复用的重要手段，是“代码复用”与“功能扩展”的结合。

• 代码复用：无需重复编写基类中已有的成员，派生类直接继承并使用。

• 功能扩展：派生类可以在继承的基础上添加新的成员，实现基类不具备的功能。

• 行为重定义：派生类可以修改基类中成员函数的实现，使同一函数在不同类中有不同的表现（为多态奠定基础）。

其价值是非常明确的，在大型项目开发中减少代码冗余：多个具有共性的类可以抽象出基类，将共性成员集中在基类中，派生类仅需要关注自身的特性。当共性逻辑需要修改时，只需修改基类代码，所有派生类都会同步受益，避免了多处修改可能引发的错误。

通过继承可以形成清晰的类结构，便于代码的组织和理解。同时支持多态特性，继承是多态的前提，通过基类指针或引用指向派生类对象，可以实现“同一接口，不同实现”的灵活编程。

继承的声明格式

// 单继承（仅一个基类）
class 派生类名 : 继承方式 基类名 {
// 派生类的成员（新增成员或重定义成员） };
// 多继承（多个基类，用逗号分隔）
class 派生类名 : 继承方式1 基类名1, 继承方式2 基类名2, … {
// 派生类的成员 };

这个多继承在后边还有一些连锁反应，不妨思考一下会引起什么问题

接下来放一张大家学C++时都背过的表深入理解一下继承后的关系，当然因为权限只能缩小不能放大，取两者的min就可以了

继承的简单实现

小狗是人类的好朋友，我们用小狗来演示一下继承的用法

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Animal {
private:
int age;
protected:
string name;
public:
Animal(int a, string n) : age(a), name(n) {}

void eat() {
cout << name << " is eating." << endl;
}

int getAge() {
return age;
}

void setAge(int a) {
if (a > 0) age = a;
}
};

class Dog : public Animal {
private:
string breed;
public:
Dog(int a, string n, string b) : Animal(a, n), breed(b) {}

void bark() {
cout << name << " (breed: " << breed << ") is barking:woof woof!" << endl;
}

void eat() {
cout << name << " (dog) is eating bones." << endl;
}
};

int main() {
Dog dog1(3, "dzl", "BLZJMJQ");

dog1.eat();
dog1.setAge(21);
cout << dog1.getAge() << endl;

dog1.bark();

return 0;
}

简单运行一下

派生类Dog通过public继承基类Animal，获得了Animal的protected成员name和public成员函数eat()、getAge()、setAge()

这里要注意一下，派生类构造函数必须先初始化基类部分，在初始化列表中完成，不能在函数体内部初始化基类成员

继承中的构造

构造的规则

友元与静态成员

class Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);
protected:
string _name;
};
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum;
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;
cout << s._stuNum << endl;
}
void main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
}

由于子类没有display函数的声明，所用在调用时，就会报错，因为找不到这个函数，所以如果要使用的话，我们需要把display同样声明到子类中，在这时要注意，因为person中的display也使用了student类，需要在person类之前声明student类

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
。就是继承了一份使用权

继承的分类

单继承与多继承

单继承是指派生类仅从一个基类继承，这是最常见的继承方式。类层次结构为树形结构，不易出现冲突。前文的示例为单继承。

多继承是指派生类从多个基类继承，同时获得多个基类的成员。多继承能提升代码复用的灵活性，但也会带来歧义，数据冗余的问题

#include <iostream>
using namespace std;

class Base1 {
public:
void show() { cout << "Base1 show()" << endl; }
};

class Base2 {
public:
void show() { cout << "Base2 show()" << endl; }
};

// 多继承：Derived从Base1和Base2继承
class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
void display() {
// 调用show()？歧义：Base1::show()还是Base2::show()？
// show(); // 编译报错
Base1::show(); // 显式指定基类，解决歧义
Base2::show();
}
};

int main() {
Derived d;
d.display();
// d.show(); // 编译报错：歧义
d.Base1::show(); // 外部访问时也需显式指定基类
return 0;
}

当两个的父类有一个相同名字发函数，派生类在调用时，就会不知道调用哪个，从而引发一系列问题，所以此时必须显式指出使用的哪个基类的show

菱形继承

也正是这个多继承引发了菱形继承时的严重问题，比方说上边是爷爷类，父1类，父2类，儿子类，两个父类中都有相同的爷类成员，就造成了数据冗余

虚拟继承

使用这个办法就可以解决上述问题，加上virtual,上述B,C中不在生成A，而是一个指针指向虚基表，表中存了偏移量，可以通过偏移量分别找到B,C公共的A

最后简单演示一下

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
protected:
int data;
public:
Base(int d) : data(d) {}
void showData() { cout << "Data: " << data << endl; }
};

class Derived1 : virtual public Base {
public:
Derived1(int d) : Base(d) {}
};

class Derived2 : virtual public Base {
public:
Derived2(int d) : Base(d) {}
};

class FinalDerived : public Derived1, public Derived2 {
public:
// 虚继承下，最终派生类必须显式初始化虚基类Base
FinalDerived(int d) : Base(d), Derived1(d), Derived2(d) {}
};

int main() {
FinalDerived fd(10);
fd.showData();
fd.data = 20;
fd.showData();
return 0;
}