【C++】继承（上）

一、继承的概念以及定义

1、继承的概念

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，被叫做派生类也叫子类，原来的类叫基类也叫父类，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，继承是类设计层次的复用

以前我们接触过的使代码可以复用的一种手段就是封装函数，比如有三个函数都需要交换函数，我们把交换函数封装在外边，然后在写这三个函数的时候直接调用交换函数就可以了

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "age:" << _age << endl;
	}
protected:
	string _name = "little_monster"; // 姓名
	int _age = 19;  // 年龄
};

class Student : public Person
{
protected:
	int _stu_id; // 学号
};

class Teacher : public Person
{
protected:
	int _job_id; // 工号
};

void test1()
{
	Student s;
	Teacher t;
	s.Print();
	t.Print();
}

这是一个简单的用了继承的代码，Person对于Student和Teacher来说是一个父类（基类），Student和Teacher就是子类（派生类），继承之后父类的成员都会成为子类的一部分

我们来看调试过程，这就是调用Print函数的前后两步，通过调试窗口我们很清楚地看到这里Student类的Print直接复用Person类的Print

2、继承的定义

（1）定义格式

class Student : public Person
{
protected:
	int _stu_id; // 学号
};

Student：派生类（子类）

public：继承方式，包括public、protected、private

Person：基类（父类）

我们发现继承方式有三种，和访问限定符的三种是一样的

（2）继承基类成员访问方式的变化

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，我们之前学习的过程中说protected和private是等价的，但在学习继承后，我们就知道它们的区别了

在看完表格后我们发现一个规律，对于可见性来说public>protected>private，除了基类的private成员在派生类中不可见以外，其他所有的继承，都是取继承方式与访问限定符中可见性较小的那一个作为派生类的访问限定符

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，也就是说上面的表格内容不要死记硬背，现实场景下真正用到的没有那么多，按照上面的规律来记忆就可以

class Person
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _name << endl;
	}
protected:
	string _name; // 姓名
private:
	int _age; // 年龄
};
//class Student : protected Person
//class Student : private Person
class Student : public Person
{
protected:
	int _stu_id; // 学号
};

像是如上代码，在继承方式为public时，Person当中的Print为public可以在派生类内外调用，_name为protected可以在派生类内调用，_age在派生类内不可见

在继承方式为protected时，Person当中的Print为protected可以在派生类内调用，_name为protected可以在派生类内调用，_age在派生类内不可见

在继承方式为private时，Person当中的三个成员在派生类内都不可见

二、基类和派生类对象赋值转换

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，我们把它叫做切割，因为一般来说派生类的成员包括但不限于基类的成员，将除了基类以外的成员切割掉然后赋值给基类就叫切割

基类对象不能赋值给派生类

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，这部分我们在多态的内容中会详细介绍

这里我们复习一个内容，就是前面讲的临时变量具有常性

double d = 1.1;
int i = d;

这里我们看到，当二者的类型不相同时，第二句代码不是d直接给到i，而是d产生一个临时变量，然后由这个临时变量给到i

我们看到i是不能直接做d的别名的，而加一个const修饰就可以取到别名，这就是临时变量具有常性的证明

不管是什么类型的常性变量，我们都要加const修饰以后才能引用它

但是看如下的情况

这是没有任何问题的，因为子类对象赋值给父类对象、父类指针、父类的引用被认为是天然的，中间不产生临时对象，这叫做父子类赋值兼容规则（切割）

class Person
{
protected:
    string _name; // 姓名
    string _sex;  // 性别
    int _age; // 年龄
};
class Student : public Person
{
public:
    int _stu_id; // 学号
};
void Test()
{
    Student stu;
    // 1.子类对象可以赋值给父类对象/指针/引用
    Person per = stu;
    Person* pp = &stu;
    Person& rp = stu;

    //2.基类对象不能赋值给派生类对象
    //sobj = pobj;

    // 3.基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
    pp = &stu;
    Student * ps1 = (Student*)pp; // 这种情况转换时可以的
    ps1->_stu_id = 10;

    //pp = &per;
    //Student* ps2 = (Student*)pp; // 这种情况转换时虽然可以，但是会存在越界访问的问题
    //ps2->_stu_id = 10;
}

这里上面的代码都比较容易理解，下边这一块，也就是基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针这里，分了两种状况

上面这种可以是因为stu本身就是Student类型，所以ps1指向的实际上是stu的起始地址，这是合法的，因此可以安全地通过ps1访问_stu_id成员

下面这种不可以是因为per并非Student类型，所以pp并不指向一个包含_stu_id成员的Student对象，当通过ps2访问_stu_id时，实际上是在访问per对象的内存，但是按照Student的布局来解释这块内存，这可能导致越界访问、未定义行为，或者程序崩溃

三、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

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

class Person
{
protected:
    string _name = "little_monster"; // 姓名
    int _id = 111;   // 身份证号
};
class Student : public Person
{
public:
    void Print()
    {
        cout << " name:" << _name << endl;
        cout << " id:" << Person::_id << endl;
        cout << " stu_id:" << _id << endl;
    }
protected:
    int _id = 999; // 学号
};
void Test()
{
    Student s1;
    s1.Print();
};

可以看到我们直接调用_id的话打印的是Student类中的_id，这就是成员函数的隐藏，当我们想要调用Person类的_id时，就常规调用Person::_id 就可以了

当然这不只是变量，函数在重名时也会发生成员函数的隐藏，我们遵循就近原则，而且基类与派生类成员函数重名时不构成函数重载而是隐藏

今日分享就到这了~