C/C++學習之路: 繼承

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目錄

繼承概述

派生類訪問控制

繼承中的構造和析構

繼承中同名函數的處理方法

非自動繼承的函數

繼承中靜態成員特性

多繼承

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1. 繼承概述

1. 繼承基本概念

c++最重要的特征是代碼重用，通過繼承機制可以利用已有的數據類型來定義新的數據類型，新的類不僅擁有舊類的成員，還擁有新定義的成員。

一個B類繼承于A類，或稱從類A派生類B。這樣的話，類A成為基類（父類）， 類B成為派生類（子類）。

派生類中的成員，包含兩大部分：

一類是從基類繼承過來的，一類是自己增加的成員。

從基類繼承過過來的表現其共性，而新增的成員體現了其個性。

2. 派生類定義

派生類定義格式：

Class 派生類名 : 繼承方式 基類名{//派生類新增的數據成員和成員函數}

三種繼承方式：

public ： 公有繼承

private ： 私有繼承

protected ： 保護繼承

從繼承源上分：

單繼承：指每個派生類只直接繼承了一個基類的特征

多繼承：指多個基類派生出一個派生類的繼承關系，多繼承的派生類直接繼承了不止一個基類的特征

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2. 派生類訪問控制

派生類繼承基類，派生類擁有基類中全部成員變量和成員方法（除了構造和析構之外的成員方法），但是在派生類中，繼承的成員并不一定能直接訪問，不同的繼承方式會導致不同的訪問權限。

派生類的訪問權限規則如下：

//基類 class A { public:int mA; protected:int mB; private:int mC; };//1. 公有(public)繼承 class B : public A { public:void PrintB() {cout << mA << endl; //可訪問基類public屬性cout << mB << endl; //可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };class SubB : public B {void PrintSubB() {cout << mA << endl; //可訪問基類public屬性cout << mB << endl; //可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };void test01() {B b;cout << b.mA << endl; //可訪問基類public屬性//cout << b.mB << endl; //不可訪問基類protected屬性//cout << b.mC << endl; //不可訪問基類private屬性 }//2. 私有(private)繼承 class C : private A { public:void PrintC() {cout << mA << endl; //可訪問基類public屬性cout << mB << endl; //可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };class SubC : public C {void PrintSubC() {//cout << mA << endl; //不可訪問基類public屬性//cout << mB << endl; //不可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };void test02() {C c;//cout << c.mA << endl; //不可訪問基類public屬性//cout << c.mB << endl; //不可訪問基類protected屬性//cout << c.mC << endl; //不可訪問基類private屬性 }//3. 保護(protected)繼承 class D : protected A { public:void PrintD() {cout << mA << endl; //可訪問基類public屬性cout << mB << endl; //可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };class SubD : public D {void PrintD() {cout << mA << endl; //可訪問基類public屬性cout << mB << endl; //可訪問基類protected屬性//cout << mC << endl; //不可訪問基類private屬性} };void test03() {D d;//cout << d.mA << endl; //不可訪問基類public屬性//cout << d.mB << endl; //不可訪問基類protected屬性//cout << d.mC << endl; //不可訪問基類private屬性 }

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3. 繼承中的構造和析構

子類對象在創建時會首先調用父類的構造函數，父類構造函數執行完畢后，才會調用子類的構造函數

當父類構造函數有參數時，需要在子類初始化列表(參數列表)中顯示調用父類構造函數

析構函數調用順序和構造函數相反

class A { public:A() {cout << "A類構造函數!" << endl;}~A() {cout << "A類析構函數!" << endl;} };class B : public A { public:B() {cout << "B類構造函數!" << endl;}~B() {cout << "B類析構函數!" << endl;} };class C : public B { public:C() {cout << "C類構造函數!" << endl;}~C() {cout << "C類析構函數!" << endl;} };void test() {C c; }

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4. 繼承中同名函數的處理方法

當子類成員和父類成員同名時，子類依然從父類繼承同名成員

如果子類有成員和父類同名，子類訪問其成員默認訪問子類的成員(本作用域，就近原則)

在子類通過作用域::進行同名成員區分(在派生類中使用基類的同名成員，顯示使用類名限定符)

class Base { public:Base() : mParam(0) {}void Print() { cout << mParam << endl; }public:int mParam; };class Derived : public Base { public:Derived() : mParam(10) {}void Print() {//在派生類中使用和基類的同名成員,顯示使用類名限定符cout << Base::mParam << endl;cout << mParam << endl;}//返回基類重名成員int &getBaseParam() { return Base::mParam; }public:int mParam; };int main() {Derived derived;//派生類和基類成員屬性重名，子類訪問成員默認是子類成員cout << derived.mParam << endl; //10derived.Print();//類外如何獲得基類重名成員屬性derived.getBaseParam() = 100;cout << "Base:mParam:" << derived.getBaseParam() << endl;return EXIT_SUCCESS; }

任何時候重新定義基類中的一個重載函數，在新類中所有的其他版本將被自動隱藏(非覆蓋，可通過類作用域運算符調用)

class Base{ public://重載函數void func1(){cout << "Base::void func1()" << endl;};void func1(int param){cout << "Base::void func1(int param)" << endl;}//非重載函數void myfunc(){cout << "Base::void myfunc()" << endl;} };class Derived1 : public Base{}; class Derived2 : public Base{ public:void myfunc(){//基類myfunc被隱藏，可通過類作用域運算符指定調用基類myfunc函數//Base::myfunc();cout << "Derived2::void myfunc()" << endl;} }; class Derived3 : public Base{ public://改變成員函數的參數列表void func1(int param1, int param2){//Base::func1(10); //類的內部可通過類作用域運算符訪問基類重載版本的函數cout << "Derived3::void func1(int param1,int param2)" << endl;}; }; class Derived4 : public Base{ public://改變成員函數的返回值int func1(int param){Base::func1(10);cout << "Derived4::int func1(int param)" << endl;return 0;} };//和基類非重載函數重名 void test01(){Derived1 derived1;derived1.myfunc();//和基類函數重名Derived2 derived2;derived2.myfunc(); }//和基類重載函數重名 void test02(){Derived3 derived3;//derived3.func1(); //基類重載版本的函數fun1被全部隱藏，子類外部不可訪問//derived3.func1(10);derived3.func1(10,20);Derived4 derived4;//derived4.func1(); //基類重載版本的函數fun1被全部隱藏，子類外部不可訪問derived4.func1(10); }

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5. 非自動繼承的函數

不是所有的函數都能自動從基類繼承到派生類中。

構造函數和析構函數用來處理對象的創建和析構操作，構造函數和析構函數不能被繼承，必須為每一個特定的派生類分別創建。

另外operator=也不能被繼承，因為它完成類似構造函數的行為。

盡管我們知道如何由=右邊的對象如何初始化=左邊的對象的所有成員，但是這個并不意味著對其派生類依然有效。

在繼承的過程中，如果沒有創建這些函數，編譯器會自動生成它們。

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6. 繼承中靜態成員特性

靜態成員函數和非靜態成員函數的共同點:

他們都可以被繼承到派生類中。

如果重新定義一個靜態成員函數，所有在基類中的其他重載函數會被隱藏。

如果我們改變基類中一個函數的特征，所有使用該函數名的基類版本都會被隱藏。

靜態成員函數不能是虛函數（virtual function）

class Base { public:static int getNum() { return sNum; }static int getNum(int param) {return sNum + param;}public:static int sNum; };int Base::sNum = 10;class Derived : public Base { public:static int sNum; //基類靜態成員屬性將被隱藏 #if 0//重定義一個函數，基類中重載的函數被隱藏static int getNum(int param1, int param2){return sNum + param1 + param2;} #else//改變基類函數的某個特征，返回值或者參數個數，將會隱藏基類重載的函數static void getNum(int param1, int param2) {cout << sNum + param1 + param2 << endl;}#endif };int Derived::sNum = 20;

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7. 多繼承

1. 多繼承基本概念

我們可以從一個類繼承，我們也可以能同時從多個類繼承，這就是多繼承。

但是從多個類繼承可能會導致函數、變量等同名導致較多的歧義。

解決方法就是顯示指定調用那個基類的版本。

class Base1 { public:void func1() { cout << "Base1::func1" << endl; } };class Base2 { public:void func1() { cout << "Base2::func1" << endl; }void func2() { cout << "Base2::func2" << endl; } };//派生類繼承Base1、Base2 class Derived : public Base1, public Base2 { };int main() {Derived derived;//func1是從Base1繼承來的還是從Base2繼承來的？//derived.func1();derived.func2();//解決歧義:顯示指定調用那個基類的func1derived.Base1::func1();derived.Base2::func1();return EXIT_SUCCESS; }

2. 菱形繼承和虛繼承

兩個派生類繼承同一個基類而又有某個類同時繼承者兩個派生類，這種繼承被稱為菱形繼承，或者鉆石型繼承。

這種繼承所帶來的問題：

羊繼承了動物的數據和函數，駝同樣繼承了動物的數據和函數，當草泥馬調用函數或者數據時，就會產生二義性。

草泥馬繼承自動物的函數和數據繼承了兩份，這份數據我們只需要一份就可以。

class BigBase { public:BigBase() { mParam = 0; }void func() { cout << "BigBase::func" << endl; }public:int mParam; };class Base1 : public BigBase { };class Base2 : public BigBase { };class Derived : public Base1, public Base2 { };int main() {Derived derived;//1. 對“func”的訪問不明確//derived.func();//cout << derived.mParam << endl;cout << "derived.Base1::mParam:" << derived.Base1::mParam << endl;cout << "derived.Base2::mParam:" << derived.Base2::mParam << endl;//2. 重復繼承cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl; //8return EXIT_SUCCESS; }

對于這種菱形繼承所帶來的兩個問題，c++為我們提供了一種方式，采用虛基類。

class BigBase { public:BigBase() { mParam = 0; }void func() { cout << "BigBase::func" << endl; }public:int mParam; };class Base1 : virtual public BigBase { };class Base2 : virtual public BigBase { };class Derived : public Base1, public Base2 { };int main() {Derived derived;//二義性問題解決derived.func();cout << derived.mParam << endl;//輸出結果:12cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl;return EXIT_SUCCESS; }

以上程序Base1 ，Base2采用虛繼承方式繼承BigBase，那么BigBase被稱為虛基類。

通過虛繼承解決了菱形繼承所帶來的二義性問題。

3. 虛繼承實現原理

BigBase 菱形最頂層的類，內存布局圖沒有發生改變。

Base1和Base2通過虛繼承的方式派生自BigBase，這兩個對象的布局圖中可以看出編譯器為我們的對象中增加了一個vbptr (virtual base pointer)，vbptr指向了一張表，這張表保存了當前的虛指針相對于虛基類的首地址的偏移量。

Derived派生于Base1和Base2，繼承了兩個基類的vbptr指針，并調整了vbptr與虛基類的首地址的偏移量。

使得這種菱形問題在繼承時候能只繼承一份數據，并且也解決了二義性的問題。

當使用虛繼承時，虛基類是被共享的，也就是在繼承體系中無論被繼承多少次，對象內存模型中均只會出現一個虛基類的子對象（這和多繼承是完全不同的）。

即使共享虛基類，但是必須要有一個類來完成基類的初始化（因為所有的對象都必須被初始化，哪怕是默認的），同時還不能夠重復進行初始化

C++標準中選擇在每一次繼承子類中都必須書寫初始化語句（因為每一次繼承子類可能都會用來定義對象），但是虛基類的初始化是由最后的子類完成，其他的初始化語句都不會調用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++学习之路: 继承的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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