浅谈C++继承

C++中的继承
1.继承概念及定义:
    概念:是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段-----继承是类设计层次的复用
    定义:   
        父类->基类;子类->派生类
        
        总结:
  • 基类的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访问
  • 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。
  • 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时默认的方式时private,使用struct默认的继承方式时是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protected/private继承,这种继承下来的成
        员只能在派生类的类里面使用,实际中扩展维护不强
2.基类和派生类对象赋值转换
  • 派生类对象可以赋值给基类对象/基类的指针/基类的引用。
  • 基类对象不能赋值给派生类对象
  • 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针,但是必须是基类的指针是指向派生类对象时
        才时安全的。(如果基类是多态类型,可以使用RTTI的dynamic_cast来进行识别后安全转换)
3.继承中的作用域
  1. 在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域
  2. 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)
  3. 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是构成隐藏
  4. 注意在实际中在继承体系里面最好不要定义同名成员
            实现一个不能被继承的类:
// C++98中构造函数私有化,派生类中调不到基类的构造函数。则无法继承 
class NonInherit { 
public:    
    static NonInherit GetInstance()    {        
        return NonInherit();    
    } 
private:    
    NonInherit()    
    {} 
};
// C++11给出了新的关键字final禁止继承 
class NonInherit final 
{};
 
4.派生类的默认成员函数
    默认值:我们不写,编译器会帮我们自动生成一个。
  1. 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。
  2. 派生类的拷贝构造函数必须调用基类的拷贝构造函数完成基类的拷贝初始化。(拷贝构造是使用同类对象初始化创建对象)
  3. 派生类的operator= 必须要调用基类的operator=完成基类的复制。(赋值重载主要是把一个对象赋值给另一个对象)
  4. 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在清理基类成员的顺序。
  5. 派生类对象初始化先调用基类构造在调派生类的构造。
  6. 派生类对象析构清理先调用派生类析构在调用基类的析构。
5.继承与友元
    友元:在需要允许某些特定的非成员函数访问一个类的私有成员(及受保护成员),而同时仍阻止一般访问的情况下,友元是可以用的。
    友元关系不能继承,也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员
        友元类的注意事项:
  1. 友元关系不能被继承
  2. 友元关系是单向的,不具备交换性。若B类是类A的友元,类A不一定是类B的友元,要看在类中是否有相应的声明
  3. 友元关系不具有传递性,若类B是类A的友元,类C是类B的友元,类C不一定是类A的友元,同样要看类中是否有相应的声明
        友元函数的注意事项:
             一般的讲,必须先定义包含成员函数的类,才能将成员函数设为友元。另一方面,不必预先声明类和非成员函数来将它们设为友元。
    友元的优点:
  1. 可以灵活地实现需要访问若干类的私有或受保护的成员才能完成的任务
  2. 便于与其他不支持类概念的语言(C语言;汇编语言)进行混合编程
  3. 通过使用友元函数重载可以更自然的使用C++语言的IO流库
    友元的缺点:
  1. 一个类将对其非公有成员的访问权限授予其他函数或者类,会破坏该类的封装性,降低该类的可靠性和可维护性
6.继承与静态函数
    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。
7.菱形继承及菱形虚继承
    单继承:一个子类只有一个直接父类时成这个继承关系为单继承
                      
    多继承:一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承
                      
    菱形继承:菱形继承是多继承的一种特殊情况
                        
菱形继承的问题:有数据冗余和二义性的问题
class Person { 
public :    
    string _name ; // 姓名 
}; 
class Student : public Person { 
protected :    
    int _num ; //学号 
}; 
class Teacher : public Person { 
protected :    
    int _id ; // 职工编号 
}; 
class Assistant : public Student, public Teacher { 
protected :    
    string _majorCourse ; // 主修课程 
}; 
void Test () {    
    // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个    
    Assistant a ;    
    a._name = "peter";        
    // 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题,但是数据冗余问题无法解决    
    a.Student::_name = "xxx";    
    a.Teacher::_name = "yyy"; 
}

 

    解决二义性:
        可以指定访问的是哪个父类的成员;
        数据冗余的问题无法解决
    虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。(注意:虚拟继承不要在其他地方使用)
class Person {
public :    
    string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person {
protected :    
    int _num ; //学号
};
class Teacher : virtual public Person {
protected :    
    int _id ; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher {
protected :    
    string _majorCourse ; // 主修课程
};
void Test () {    
    Assistant a ;    
    a._name = "peter";
}
虚拟继承解二义性和数据冗余的原理:
class A { 
    public:    
    int _a; 
};
// class B : public A 
class B : virtual public A { 
public:    
    int _b; 
};
// class C : public A 
class C : virtual public A { 
public:    
    int _c; 
};
class D : public B, public C {
public:    
    int _d; 
};
int main() {    
    D d;    
    d.B::_a = 1;    
    d.C::_a = 2;    
    d._b = 3;    
    d._c = 4;    
    d._d = 5;
    return 0; 
}
            这里可以发现数据冗余:
                    
     通过了B和C的两个指针,指向的一张表。这两个指 针叫虚基表指针,这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。
 
8.继承总结
    继承和组合:
  • public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象
  • 组合是一种has-a的关系。假设B组合了A,每个B对象都有一个A对象
  • 优先使用对象组合,而不是继承
  • 继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用 (white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言:在继承方式中,基类的内部细节对子类可见 。 继承一定程度破坏了基类的封装,基类的改变,对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关 系很强,耦合度高。
  • 对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对 象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse), 因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。 组合类之间没有很强的依赖关系, 耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装
  • 实际尽量多去用组合。组合的耦合度低,代码维护性好。不过继承也有用武之地的,有些关系就适 合继承那就用继承,另外要实现多态,也必须要继承。类之间的关系可以用继承,可以用组合,就 用组合
 
 
 
 
 
 
 
 
 

posted on 2019-08-18 16:47 The_Ocean 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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