【C++】三大特性之继承

1 继承的概念及定义

1.1 继承的概念

继承(inheritance)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（或子类）。而被继承的类称基类（或父类）。

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。

为什么需要有继承这个概念呢？

假设这样一个场景：在一个大学里，有本科生和研究生两种学生。无论是本科生还是研究生都有一些相似的特征，如他们都有名字、学号，都有电话等一系列共同的特征。而对于研究生而言，还有导师之类的独特特征。为了提高效率，减少代码冗余，我们可以将名字，学号等公用信息封装到一个类里面供本科生和研究生使用，而对于研究生，就可以在上述类的基础上进行继承，并新增导师信息等，得到研究生类。

	class Person
	{
	public:
		void Print()
		{
			cout << "name:" << _name << endl;
			cout << "age:" << _age << endl;
		}
	protected:
		string _name = "peter"; // 姓名
		int _age = 18;			// 年龄
	};
	// 继承后父类的Person的成员（成员函数+成员变量）都会变成子类的一部分。
	class Student : public Person
	{
	protected:
		int _stuid; // 学号
	};
	class Teacher : public Person
	{
	protected:
		int _jobid; // 工号
	};

1.2 继承定义

继承的格式

class 新类的名字:继承方式继承类的名字{};

如上述的class Teacher : public Person

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	return 0;
}

![[Pasted image 20240308210117.png]]

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

总结：

基类private成员在派生类中无论以什么方式继承都是不可见的。这里的不可见是指基类的私有成员还是被继承到了派生类对象中，但是语法上限制派生类对象不管在类里面还是类外面都不能去访问它。
基类private成员在派生类中是不能被访问，如果基类成员不想在类外直接被访问，但需要在派生类中能访问，就定义为protected。可以看出保护成员限定符是因继承才出现的。
实际上面的表格我们进行一下总结会发现，基类的私有成员在子类都是不可见。基类的其他成员在子类的访问方式 == Min(成员在基类的访问限定符，继承方式)，public > protected > private。
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。

创建一个不能被继承的类
方式1：将父类的构造函数私有，此时子类无法调用父类构造函数因此子类对象无法实例化
方式2：c++11新增，final修饰的类为__最终类__，无法被继承 #final
class A final
{
.......
};

2 基类和派生类对象赋值兼容转换

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。这里有个形象的说法叫切片或者切割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
基类对象不能赋值给派生类对象。
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。这里基类如果是多态类型，可以使用RTTI(RunTime Type Information)的dynamic_cast 来进行识别后进行安全转换。

转化是自下而上的，也就是子类向父类转换

3 继承中的作用域

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）

隐藏::子类会隐藏父类同名成员
函数名相同就构成隐藏（返回值和参数可以不相同）
隐藏的原因：编译器会先在子类里面寻找相应成员，找不到才会去父类寻找。如果名称相同，在子类就找到了，不会进入父类

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。

4 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。
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。
因为后续一些场景析构函数需要构成重写，重写的条件之一是函数名相同。那么编译器会对析构函数名进行特殊处理，处理成destrutor()，所以父类析构函数不加virtual的情况下，子类析构函数和父类析构函数构成隐藏关系。