C++——继承与派生

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gaosmile 发布时间：2020-9-7 14:16

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继承和派生的概念

01派生

通过特殊化已有的类来建立新类的过程，叫做“类的派生”，原有的类叫做”基类”，新建立的类叫做“派生类”。

02继承

类的继承是指派生类继承基类的数据成员和成员函数。继承用来表示类属关系，不能将继承理解为构成关系。

03继承派生的作用

增加新的成员（数据成员和成员函数）

重新定义已有的成员函数

改变基类成员的访问权限

单一继承

01一般形式

代码格式：

class 派生类名: 访问控制基类名 {
private: 成员声明列表
protected: 成员声明列表
public: 成员声明列表
}

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“冒号”表示新类是哪个基类的派生类；“访问控制”指继承方式。

三个方式：public、protected、private

02派生类的构造函数和析构函数

// 基类
class Point {
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
cout << "init Point" << endl;
}
void showPoint() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
~Point() {
cout << "delete Point" << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
cout << "init Rect" << endl;
}
void showRect() {
cout << "w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
~Rect() {
cout << "delete Rect" << endl;
}
};
int main() {
Rect r(3, 4, 5, 6);
r.showPoint();
r.showRect();
/** 输出结果
init Point // 当定义一个派生类的对象时, 首先调用基类的构造函数, 完成对基类成员的初始化
init Rect // 然后执行派生类的构造函数, 完成对派生类成员的初始化
x = 3, y = 4 // 调用基类成员函数showPoint();
w = 5, h = 6 // 调用派生类成员函数showRect();
delete Rect // 构造函数的执行顺序和构造函数的执行顺序相反, 首先调用派生类的析构函数
delete Point // 其次调用基类的析构函数
*/
}

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03类的保护成员

如果希望Rect中的showRect()函数可以一次显示x、y、w、h。我们直接修改showRect()函数是不行的。

void showRect() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}

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报错 error: 'x' is a private member of‘Point' 'y' is a private member of‘Point'

x, y为Point类的私有成员，公有派生时，在Rect类中是不可访问的。

我们还需要将基类Point中的两个成员声明为protected的属性。

像这样：

// 基类
class Point {
// 公有数据成员
protected:
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
cout << "init Point" << endl;
}
void showPoint() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
cout << "init Rect" << endl;
}
/** 公有派生, Point类中的受保护数据成员, 在Rect类中也是受保护的, 所以可以访问 // 而通过公有继承的基类私有的成员, 在派生类中是不可被访问的 void showRect() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}*/
};
int main() {
Rect r(3, 4, 5, 6);
r.showPoint();
r.showRect();
}

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04访问权限和赋值兼容规则

在根类中，对于成员的访问级别有三种：public、protected、private

在派生类中，对于成员的访问级别有四种：public(公有)、protected(受保护)、private(私有)、inaccessible(不可访问)

（1）公有派生和赋值兼容规则

公有派生：

基类成员的访问权限在派生类中基本保持不变。

基类的公有成员在派生类中仍然是公有的

基类的保护成员在派生类中仍然是受保护的

基类的不可访问的成员在派生类中仍然是不可访问的

基类的私有成员在派生类中变成了不可访问的

总结：在公有派生的情况下，通过派生类自己的成员函数可以访问继承过来的公有和保护成员, 但是不能访问继承来的私有成员，因为继承过程的私有成员，变成了第四个级别，不可访问的。

赋值兼容规则：

在公有派生的情况下，一个派生类的对象可以作为基类的对象来使用的情况。

像这样：

// 基类
class Point {
// 这里声明成员属性为受保护的
protected:
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: public Point {
int w;
int h;
public:
// 调用基类的构造函数对基类成员进行初始化
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
};
int main() {
Point a(1, 2);
Rect b(3, 4, 5, 6);
a.show();
b.show();
Point & pa = b; // 派生类对象初始化基类的引用
pa.show(); // 实际调用基类的show()函数
Point * p = &b; // 派生类对象的地址赋值给指向基类的指针
p -> show(); // 实际也是调用基类的show()函数
Rect * pb = &b; // 派生类指针
pb -> show(); // 调用派生类的show()函数
a = b; // 派生类对象的属性值, 更新基类对象的属性值
a.show(); // 调用基类的show()函数
/**
x = 1, y = 2
x = 3, y = 4, w = 5, h = 6
x = 3, y = 4
x = 3, y = 4
x = 3, y = 4, w = 5, h = 6
x = 3, y = 4
*/
}

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（2）“isa”和”has-a“的区别

继承和派生 isa

比如一个Person类，派生出一个Student类，我们可以说Student就是Person，也就是 Student isa Person，而反过来则不行。

一个类用另一个类的对象作为自己的数据成员或者成员函数的参数 has-a。

像这样：

// 地址类
class Address {};
class PhoneNumber {};
// 职工类
class Worker {
String name;
Address address;
PhoneNumber voiceNumber;
};

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表示一个Worker对象有一个名字，一个地址，一个电话号码，has-a的关系，包含的关系。

（3）私有派生

通过私有派生，基类的私有和不可访问成员在派生类中是不可访问的，而公有和保护成员这里就成了派生类的私有成员。

// 基类
class Point {
int x;
int y;
public:
Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
}
void show() {
cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}
};
// 派生类
class Rect: private Point {
int w;
int h;
public:
Rect(int a, int b, int c, int d):Point(a, b) {
w = c;
h = d;
}
void show() {
Point::show(); // 通过私有继承, Point类中的公有成员show(), 在Rect中为私有
cout << "w = " << w << ", h = " << h << endl;
}
};
class Test: public Rect {
public:
Test(int a, int b, int c, int d):Rect(a, b, c, d) {
}
void show() {
Rect::show();
//Point::show();
/** error: 'Point' is a private member of ‘Point’
标明: 不可访问基类Point中的成员
Rect类私有继承自Point类, 所以Point中的私有成员x, 私有成员y, 在Rect类中为不可访问: Point类中公有成员show(), 在Rect中变私有
Test类公有继承自Rect类, 所以在Rect中成员x, 成员y, 仍然是不可访问, Rect::show()还是public, 但是Point::show()不可访问 */
}
};

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因为私有派生不利于进一步派生, 因而实际中私有派生用得并不多。

（4）保护派生保护派生使原来的权限都降一级使用

即private变为不可访问，protected变为private，public变为protected。

限制了数据成员和成员函数的访问权限，因此在实际中保护派生用得也不多。

比如：我们在上个例子中，Rect类保护派生于Point，则在Test类中Point::show()；就可以使用啦！

多重继承

01一个类从多个基类派生

代码格式：

class 派生类名: 访问控制基类名1, 访问控制基类名2, … {
//定义派生类自己的成员
}

复制代码

像这样：

// 基类A, 也叫根类
class A {
int a;
public:
void setA(int x) {
a = x;
}
void showA() {
cout << "a = " << a << endl;
}
};
// 基类B, 也叫根类
class B {
int b;
public:
void setB(int x) {
b = x;
}
void showB() {
cout << "b = " << b << endl;
}
};
// 多重继承, 公有继承自类A, 私有继承自类B
class C: public A, private B {
int c;
public:
void setC(int x, int y) {
c = x;
setB(y);
}
void showC() {
showB();
cout << "c = " << c << endl;
}
};
int main() {
C c;
c.setA(53); // 调用基类setA()函数
c.showA(); // 调用基类showA()函数
c.setC(55, 58); // 调用派生类C的setC()函数
c.showC(); // 调用派生类C的showC()函数
// 派生类C私有继承自基类B, 所以基类B中私有成员b, 在派生类C中不可访问, 基类B中公有成员setB(), showB()在派生类C中变私有. 在main()函数中不可访问
// c.setB(60); // error: 'setB' is a private member of 'B'
// c.showB(); // 'showB' is a private member of 'B'
/**
a = 53
b = 58
c = 55
*/
}

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二义性及其支配规则

对基类成员的访问必须是无二义性的，如果一个表达式的含义可以解释为可以访问多个基类中的成员，则这种对基类成员的访问就是不确定的，称这种访问具有二义性。

01作用域分辨符和成员名限定

代码格式：

类名::标识符

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:: 为作用域分辨符，"类名"可以是任一基类或派生类名，“标识符”是该类中声明的任一成员名，

像这样：

// 基类A, 也叫根类
class A {
public:
void func() {
cout << "A func" << endl;
}
};
// 基类B, 也叫根类
class B {
public:
void func() {
cout << "B func" << endl;
}
void gunc() {
cout << "B gunc" << endl;
}
};
// 多重继承
class C: public A, public B {
public:
void gunc() {
cout << "C gunc" << endl;
}
void hunc() {
/**
这里就具有二义性, 它即可以访问A类中的func(), 也可以访问类B中的func()
*/
//func(); // error: Member 'func' found in multiple base classes of different types
}
void hunc1() {
A::func();
}
void hunc2() {
B::func();
}
};
int main() {
C c;
//c.func(); //具有二义性
c.A::func();
c.B::func();
c.B::gunc();
c.C::gunc();
c.gunc();
c.hunc1();
c.hunc2();
/** 输出结果
A func
B func
B gunc
C gunc
C gunc // 如果基类中的名字在派生类中再次声明, 则基类中的名字就被隐藏. 如果我们想要访问被隐藏的基类中的成员则使用作用域分辨符B::gunc();
A func
B func
*/
}