【C++】类和对象-继承

2023-05-16

目录

一、继承基本方式

        1、公 共 继 承 

        2、保 护 继 承 

        3、私 有 继 承 

二、继承中的对象模型

三、继承中的构造和析构顺序

四、继承中同名成员处理方式

        1、成员变量的处理方式

        2、成员函数的处理方式

五、继承同名静态成员处理方式

        1、通过对象进行访问

        2、通过类名进行访问

        3、同名静态成员函数访问

六、多继承语法

七、菱形继承问题

        1、二义性问题

        2、资源浪费问题


继承引入:

继承是面向对象的三大特性之一(封装、继承、多态)

下级别成员除了拥有上一级的共性,还有自己的特性。

可以使用继承的技术,减少重复代码


一、继承基本方式

基类    (父类)

派生类(子类)

继承的语法:class 子类  : 继承方式  父类

-

继承方式:

  • 公共继承
  • 保护继承
  • 私有继承

 所有继承方式私有内容都是访问不到

1、公 共 继 承 

(除私有权限其余原封不动)

父类 公共权限 到 子类 还是 公共权限

父类 保护权限 到 子类 还是 保护权限

父类 私有权限 到 子类 变成 不可访问

2、保 护 继 承 

(除私有权限其余变成保护权限)

父类 公共权限 到 子类 变成 保护权限

父类 保护权限 到 子类 还是 保护权限

父类 私有权限 到 子类 变成 不可访问

3、私 有 继 承 

(除私有权限其余变成私有权限) 

父类 公共权限 到 子类 变成 私有权限

父类 保护权限 到 子类 变成 私有权限

父类 私有权限 到 子类 变成 不可访问

该关系可用于多次嵌套继承!!!


二、继承中的对象模型

问题:从父类继承过来的成员,哪些属于子类对象中?

利用 sizeof 关键字进行测试 

测试代码: 

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    int m_A;
protected:
    int m_B;
private:
    int m_C;
};

class Son :public Base
{
public:
    int m_D;
};

void test()
{
    Son s;
    cout << "sizeof of Son = " << sizeof(s) << endl;
}

int main()
{
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果: 

结论:

父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去

-

父类中私有属性被编译器隐藏,所以访问不到,但实际被继承下去

使用 vs 开发人员命令提示符工具 进行测试

 找到所在文件夹

 将文件所在路径进行复制

 在工具内写入 cd + 空格 + 路径 然后回车(文件不在当前盘需要跳转盘符 C:)

dir 浏览当前文件夹下的文件

输入 cl 空格 /d1空格  reportSingleClassLayout+类名 空格  + cpp文件(继承.cpp)

(报告单个类的布局)


三、继承中的构造和析构顺序

子类继承父类后,当创建子类对象,也会调用父类的析构函数

-

问题:父类和子类的构造和析构顺序谁先?

测试代码: 

#include<iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    Base() {
        cout << "父类的构造函数" << endl;
    }
    ~Base() {
        cout << "父类的析构函数" << endl;
    }
};

class Son :public Base{
public:
    Son() {
        cout << "子类的构造函数" << endl;
    }
    ~Son() {
        cout << "子类的析构函数" << endl;
    }

};

void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
}

int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果: 

结论: 先构造父类再构造子类,先析构子类再析构父类


四、继承中同名成员处理方式

当子类与父类出现同名成员,如何通过子类对象访问到子类或父类中的同名数据?

  • 访问子类同名成员,可以直接访问,也可以加作用域
  • 访问父类同名成员,需要加作用域

1、成员变量的处理方式

访问子类成员

测试代码: 

#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public:
    Base()
    {
        m_A = 100;
    }

    int m_A;
};
class Son :public Base{
public:
    Son() {
        m_A = 200;
    }
    int m_A;
};
void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
    cout << s.m_A << endl;
}
int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果:

子类对象访问父类成员,加上父类作用域  类名::

结论:访问子类同名成员变量,可以直接访问

2、成员函数的处理方式

测试代码: 

#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public:
    void func() {
        cout << "父类成员函数调用" << endl;
    }
    void func(int a) {
        cout << "父类成员函数重载调用" << endl;
    }
};
class Son :public Base{
public:
    void func() {
        cout << "子类成员函数调用" << endl;
    }
};
void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
    s.func();           // 子类成员函数
    s.Base::func();     // 父类成员函数
    s.Base::func(100);  // 父类成员函数重载
}
int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果:

结论:如果子类中出现和父类同名的成员函数,子类的同名成员函数会隐藏父类中的所有同名成员函数,想要访问就要加作用域


五、继承同名静态成员处理方式

继承中同名静态成员在子类对象上如何进行访问?

(和静态成员处理方式一致)

同名静态成员变量有两种访问方式

  • 通过对象进行访问
  • 通过类名进行访问

1、通过对象进行访问

测试代码:

#include<iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    static int m_A; // 静态成员变量,类内声明类外初始化
};
// 类外初始化
int  Base::m_A = 100;

class Son :public Base{
public:
    static int m_A; // 静态成员变量,类内声明类外初始化
};
// 类外初始化
int  Son::m_A = 200;

void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
    // 通过对象进行访问
    cout << s.m_A << endl;       // 使用子类中的静态成员变量
    cout << s.Base::m_A << endl; // 使用父类中的静态成员变量
}

int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

 运行结果:

2、通过类名进行访问

测试代码:

#include<iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    static int m_A; // 静态成员变量,类内声明类外初始化
};
// 类外初始化
int  Base::m_A = 100;

class Son :public Base{
public:
    static int m_A; // 静态成员变量,类内声明类外初始化
};
// 类外初始化
int  Son::m_A = 200;

void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
    // 通过类名进行访问
    cout << Base::m_A << endl; // 父类成员函数
    cout << Son::m_A << endl;  // 子类成员函数
}

int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果:

也可以通过子类对象访问父类对象再访问父类对象中的成员变量

cout << Son::Base::m_A << endl;

第一个  :: 表示通过类名方式访问

第二个  :: 表示通过访问父类作用域下的成员变量

3、同名静态成员函数访问

测试代码:

#include<iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    static void func() {
        cout << "父类静态成员函数调用" << endl;
    }
    static void func(int a) {
        cout << "父类静态成员函数重载调用" << endl;
    }
};

class Son :public Base{
public:
    static void func() {
        cout << "子类静态成员函数调用" << endl;
    }
};

void test(){
    // 子类实例化
    Son s;
    s.func();         // 子类静态成员函数
    s.Base::func();   // 父类静态成员函数
    s.Base::func(100);// 父类静态成员函数重载
}

int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果:

 结论:如果子类中出现和父类同名的成员函数,子类的同名成员函数会隐藏父类中的所有同名成员函数,想要访问就要加作用域


六、多继承语法

C++允许一类继承多个类

-

语法:class 子类 :继承方式  父类1,继承方式  父类2 .....

-

多继承可能引发父类中同名成员出现,所以需要加作用域区分

-

实际开发不建议使用多继承

#include<iostream>
using namespace std;

class Base1 {
public:
    Base1() {
        m_A = 100;
    }
    int m_A;
};

class Base2 {
public:
    Base2() {
        m_A = 200;
    }
    int m_A;
};

class Son :public Base1, public Base2 {
public:
    Son() {
        m_A = 300;
    }
    int m_A;
};

void test() {
    Son s;
    cout << s.m_A << endl;        // 子类成员变量
    cout << s.Base1::m_A << endl; // 父类1 成员变量
    cout << s.Base2::m_A << endl; // 父类2 成员变量
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果: 

结论:如果父类中出现同名情况,子类使用时候要加作用域


七、菱形继承问题

菱形继承(钻石继承)概念:

        -有一个基类

        -两个派生类继承上述基类

        -又有一个类同时继承上述两个派生类

问题:

  1.  类2 继承了 类1 的数据,类3 也继承了 类1 的数据,当 类4 使用数据时就会产生二义性
  2.  类4 继承了两份 类1 的数据,造成浪费

1、二义性问题

通过 Person4 p4 对象访问 子类 中的成员变量时出现二义性

测试代码:

#include<iostream>
using namespace std;

class Person1{
public:
    int m_Age;
};

class Person2 :public Person1{
public:
};

class Person3 :public Person1{
public:
};

class Person4 :public Person2, public Person3{
public:
};

void test(){
    Person4 p4;
    p4.Person2::m_Age = 18;
    p4.Person3::m_Age = 19;

    cout << "Person2 的age = " << p4.Person2::m_Age << endl;
    cout << "Person3 的age = " << p4.Person3::m_Age << endl;
}

int main(){
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果: 

 结论:当出现菱形继承,可以加作用域区分

2、资源浪费问题

Person4 这个类中有两个 m_Age

虚继承解决菱形继承问题

继承之前加上关键字 virtual 转化为虚继承

Person1 类 变为虚类

通过 vs工具 可以看到只有一个 成员变量 

查看类成员的时候发现从虚基类Person2 和 虚基类Person3 继承过来的是vbptr

--------------------------------

v   --- virtual (虚拟的)|

b   --- base   (基础)   |

ptr --- pointer(指针)   |

--------------------------------

vbptr(虚基类指针) 指向 vbtable (虚基类表) 


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