【C++】- 继承（继承定义！！基本格式！切片概念！！菱形继承详解！）

继承

了解继承
继承的定义
基类和派生类对象赋值转换
继承中的作用域
派生类的默认成员函数
继承和友元
菱形继承和菱形虚拟继承

了解继承

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。以前我们接触的复用都是函数复用，继
承是类设计层次的复用。

通俗来说，继承它允许创建基于现有类的新类。并且继承这个机制提供了一种从已有类（称为父类或基类）继承属性和方法到新类（称为子类或派生类）的方式，使得在子类中可以重用、扩展或修改基类的行为

在这里插入图片描述
在这个比喻中：

祖先的绘画技巧代表了父类（基类）中定义的属性和方法。
子孙继承并改进技巧代表了子类通过继承获取父类的能力，并可以添加新的属性和方法或者重写（override）父类的方法来满足新的需求。
每一代人增加的自己的特色代表了面向对象编程中通过继承实现的多态性和扩展性，即同一行为（如绘画）在不同的子类中可以有不同的实现方式。

继承的定义

class Base {
public:
    void baseMethod() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void derivedMethod() {}
};
int main() {
    Derived d;
    d.baseMethod(); // 调用从Base类继承的方法
    d.derivedMethod(); // 调用Derived类自己的方法
    return 0;
}

这里定义了两个类：Base（基类）和Derived（派生类）。派生类Derived通过公有继承（public）的方式继承了基类Base。这意味着Derived类的对象可以访问Base类中的公有成员函数和属性，在主函数中，创建了Derived类的对象d，然后分别调用了baseMethod和derivedMethod方法。由于Derived类继承了Base类，所以d对象能够访问Base类中定义的baseMethod方法，同时也可以访问Derived类中定义的derivedMethod方法。

在上述示例中我们看到了继承可以有不同的继承方式：
在这里插入图片描述
在C++中，有三种继承方式：公有继承、私有继承和保护继承。这些继承方式定义了派生类如何继承基类的成员

通常情况下，公有继承是最常用和默认的继承方式，因为它能够提供最大的代码复用和功能扩展能力。私有继承和保护继承在一些特定场景下可能会有用，比如实现细节隐藏或实现接口继承。

在这里插入图片描述使用关键字class时默认的继承方式是private，使用struct时默认的继承方式是public，不过
最好显示的写出继承方式。

在实际运用中一般使用都是public继承，几乎很少使用protetced/private继承，也不提倡使用protetced/private继承，因为protetced/private继承下来的成员都只能在派生类的类里面使用，实际中扩展维护性不强。

基类和派生类对象赋值转换

在C++中，基类和派生类之间可以进行对象赋值转换，即将一个基类对象赋值给派生类对象或将一个派生类对象赋值给基类对象。不过，这种转换需要注意以下几点：

基类指针或引用可以指向派生类对象： 基类指针可以指向派生类对象的地址，这意味着通过基类指针可以访问派生类对象中继承自基类的成员。

基类的指针或者引用可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针或者引用。但是必须是基类
的指针是指向派生类对象时才是安全的。

派生类指针或引用不能指向基类对象： 派生类指针或引用只能指向派生类对象，而不能指向基类对象。
派生类对象可赋值给基类对象： 将派生类对象赋值给基类对象时，只会将派生类对象中从基类继承的部分进行复制。

这里提到一个特殊的概念：切片就是指将派生类对象赋值给基类对象时，只复制了基类部分的成员，而派生类特有的成员被丢失的情况。这种操作也被称为"对象切割"。
在这里插入图片描述 4. 基类对象不能赋值给派生类对象： 由于基类对象只包含基类成员，没有派生类成员，因此不能将基类对象直接赋值给派生类对象。

继承中的作用域

与定义普通的类一样，在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。

在继承中，派生类可以隐藏继承自基类的同名成员。当派生类定义了与基类同名的成员函数或成员变量时，派生类的成员会隐藏基类的同名成员，使得在派生类中无法直接访问被隐藏的基类成员，这种行为叫做隐藏。

隐藏的规则如下：

1.如果派生类中定义了与基类同名的成员函数（包括构造函数和析构函数），则基类的同名成员函数被隐藏。

派生类对象调用同名成员函数时，只能访问派生类中定义的该成员函数，无法访问基类中被隐藏的同名成员函数。（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。）
如果希望访问基类中的同名成员函数，可以使用作用域解析运算符::来明确指定基类的名称，如基类名::成员函数名。

2.如果派生类中定义了与基类同名的成员变量，则基类的同名成员变量被隐藏。

在派生类内部，直接使用同名成员变量时，只能访问派生类中定义的成员变量，无法访问基类中被隐藏的同名成员变量。
如果需要访问基类中的同名成员变量，可以通过基类的公有或保护接口进行访问。

隐藏可以帮助解决基类和派生类之间成员的命名冲突问题，同时也提供了灵活性和可扩展性。通过隐藏基类的同名成员，派生类可以在不破坏基类接口的情况下，定义自己的成员函数和成员变量，实现对基类的功能扩展或改进

派生类的默认成员函数

在C++中，派生类可以自动继承基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数，这些被自动继承的构造函数称为派生类的默认成员函数。

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。
默认构造函数：当派生类没有显式定义构造函数时，编译器会自动生成一个默认构造函数。默认构造函数会调用基类的默认构造函数，如果基类没有默认构造函数，则必须在派生类的构造函数中显式调用基类的构造函数来初始化基类成员。
拷贝构造函数：当派生类没有显式定义拷贝构造函数时，编译器会自动生成一个拷贝构造函数。拷贝构造函数会调用基类的拷贝构造函数来复制基类成员，如果基类没有拷贝构造函数，则必须在派生类的拷贝构造函数中显式调用基类的拷贝构造函数来复制基类成员。
析构函数：当派生类没有显式定义析构函数时，编译器会自动生成一个析构函数。析构函数会调用基类的析构函数来销毁基类成员，如果基类有虚析构函数，则需要在派生类中也定义虚析构函数。

需要注意的是，派生类的默认构造函数、拷贝构造函数和析构函数只会自动继承基类的对应函数，如果需要定义其他类型的构造函数或赋值运算符重载函数，则需要显式定义。

继承和友元

继承和友元之间的关系如下：

派生类可以继承基类的友元关系，即派生类可以访问基类的私有成员。
基类不能继承派生类的友元关系，即基类不能直接访问派生类的私有成员。
友元关系独立于继承关系，定义为友元的函数或类可以不涉及继承关系。

菱形继承和菱形虚拟继承

接下来介绍一种C++继承机制中的一种特殊情况菱形继承，它发生在一个派生类同时继承了两个直接或间接基类，而这两个基类又共同继承了同一个基类。这种继承关系看起来像一个菱形，因此被称为菱形继承。
在这里插入图片描述
在图中，我们定义了一个基类 Person，然后让两个派生类 Student 和Teacher都继承自Person ，最后再以 Assistant 类型的派生类同时继承 Student 和 Teacher 两个类。

由于 Student 和 Teacher 都继承自 Person，所以在 Assistant 中会有两份来自 Person 的成员，可能会导致一些问题。例如，如果 Person类中有一个虚函数A，而 Student 和 Teacher 类都重新实现了这个函数，那么 Assistant 类就会有两个 A 函数，这就会造成二义性问题。

为了解决这个问题，C++ 提供了虚继承的机制。通过在 Student 和 Teacher 对 Person 的继承声明中添加关键字 virtual，可以确保只有一份 Person 的实例被共享，从而解决了菱形继承的问题。例如：

class Person {
public:
  virtual void A() {}
};

class Student : virtual public Person {};

class Teacher : virtual public Person {};

class Assistant : public Student, public Teacher {};