C++类与对象【继承】

news/2024/11/25 13:34:01/

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🔥 系列专栏：C++从基础到进阶

      • 🎄1 继承
        • 🍔1.1 继承的基本语法
        • 🍔1.2 继承方式
        • 🍔1.3 继承中的对象模型
        • 🍔1.4 继承中构造和析构顺序
        • 🍔1.5 继承同名成员处理方式
        • 🍔1.6 继承同名静态成员处理方式
        • 🍔1.7 多继承语法
        • 🍔1.8 菱形继承
      • 🕮2 总结

🎄1 继承

继承是面向对象三大特性之一

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：

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我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

🍔1.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

普通实现：

//Java页面
class Java 
{
public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "JAVA学科视频" << endl;}
};
//Python页面
class Python
{
public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "Python学科视频" << endl;}
};
//C++页面
class CPP 
{
public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "C++学科视频" << endl;}
};void test01()
{//Java页面cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;Java ja;ja.header();ja.footer();ja.left();ja.content();cout << "--------------------" << endl;//Python页面cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;Python py;py.header();py.footer();py.left();py.content();cout << "--------------------" << endl;//C++页面cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;CPP cp;cp.header();cp.footer();cp.left();cp.content();}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

继承实现：

//公共页面
class BasePage
{
public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}};//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:void content(){cout << "JAVA学科视频" << endl;}
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:void content(){cout << "Python学科视频" << endl;}
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:void content(){cout << "C++学科视频" << endl;}
};void test01()
{//Java页面cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;Java ja;ja.header();ja.footer();ja.left();ja.content();cout << "--------------------" << endl;//Python页面cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;Python py;py.header();py.footer();py.left();py.content();cout << "--------------------" << endl;//C++页面cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;CPP cp;cp.header();cp.footer();cp.left();cp.content();}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

继承的好处：可以减少重复的代码

class A : public B;

A 类称为子类 或 派生类

B 类称为父类 或 基类

派生类中的成员，包含两大部分：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

🍔1.2 继承方式

继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类

继承方式一共有三种：

  • 公共继承。只可以访问父类public和protected的成员，且这些成员在子类中都变成public权限。
  • 保护继承。只可以访问父类public和protected的成员，且这些成员在子类中都变成protected权限。
  • 私有继承。只可以访问父类public和protected的成员，且这些成员在子类中都变成private权限。

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示例：

class Base1
{
public: int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:void func(){m_A; //可访问 public权限m_B; //可访问 protected权限//m_C; //不可访问}
};void myClass()
{Son1 s1;s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
}//保护继承
class Base2
{
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:void func(){m_A; //可访问 protected权限m_B; //可访问 protected权限//m_C; //不可访问}
};
void myClass2()
{Son2 s;//s.m_A; //不可访问
}//私有继承
class Base3
{
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:void func(){m_A; //可访问 private权限m_B; //可访问 private权限//m_C; //不可访问}
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:void func(){//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到//m_A;//m_B;//m_C;}
};
🍔1.3 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？

示例：

class Base
{
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};//公共继承
class Son :public Base
{
public:int m_D;
};void test01()
{cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

利用工具查看：

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打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名

效果如下图：

在这里插入图片描述

结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

🍔1.4 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

示例：

class Base 
{
public:Base(){cout << "Base构造函数!" << endl;}~Base(){cout << "Base析构函数!" << endl;}
};class Son : public Base
{
public:Son(){cout << "Son构造函数!" << endl;}~Son(){cout << "Son析构函数!" << endl;}};void test01()
{//继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反Son s;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

🍔1.5 继承同名成员处理方式

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

示例：

class Base {
public:Base(){m_A = 100;}void func(){cout << "Base - func()调用" << endl;}void func(int a){cout << "Base - func(int a)调用" << endl;}public:int m_A;
};class Son : public Base {
public:Son(){m_A = 200;}//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数，即使同名成员函数发生了重载也不行。必须加·上父类的作用域//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域void func(){cout << "Son - func()调用" << endl;}
public:int m_A;
};void test01()
{Son s;cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl; //Base::m_A表示Base类下的m_A属性s.func();s.Base::func();s.Base::func(10);}
int main() {test01();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

  1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
  2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  3. 当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数
🍔1.6 继承同名静态成员处理方式

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

示例：

class Base {
public:static void func(){cout << "Base - static void func()" << endl;}static void func(int a){cout << "Base - static void func(int a)" << endl;}static int m_A;
};int Base::m_A = 100;class Son : public Base {
public:static void func(){cout << "Son - static void func()" << endl;}static int m_A;
};int Son::m_A = 200;//同名成员属性
void test01()
{//1、第一中标访问方式：通过对象访问cout << "通过对象访问： " << endl;Son s;cout << "Son  下 m_A = " << s.m_A << endl;cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;//2、第二种访问方式：通过类名访问 //静态变量的特有访问方式cout << "通过类名访问： " << endl;cout << "Son  下 m_A = " << Son::m_A << endl;cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl; //当然也可以用Base::m_A进行访问//第一个双冒号：表示用类名的方式来访问//第二个双冒号：表示访问继承的父类中的属性
}//同名成员函数，与同名成员属性的访问方式基本一致
void test02()
{//通过对象访问cout << "通过对象访问： " << endl;Son s;s.func();s.Base::func();cout << "通过类名访问： " << endl;Son::func();Son::Base::func();//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，即使是发生了重载也是如此，都需要加作作用域访问Son::Base::func(100);
}
int main() {//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）

🍔1.7 多继承语法

C++允许一个类继承多个类

语法： class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2...

多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分

C++实际开发中不建议用多继承

示例：

class Base1 {
public:Base1(){m_A = 100;}
public:int m_A;
};class Base2 {
public:Base2(){m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确}
public:int m_A;
};//语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2 
class Son : public Base2, public Base1 
{
public:Son(){m_C = 300;m_D = 400;}
public:int m_C;int m_D;
};//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{Son s;cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;cout << s.Base1::m_A << endl;cout << s.Base2::m_A << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

🍔1.8 菱形继承

菱形继承概念：

​ 两个派生类继承同一个基类

​ 又有某个类同时继承者两个派生类

​ 这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

典型的菱形继承案例：

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菱形继承问题：

  1. 羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。

  2. 草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。

示例：

class Animal
{
public:int m_Age;
};//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo   : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};void test01()
{SheepTuo st;st.Sheep::m_Age = 100;st.Tuo::m_Age = 200;cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

总结：

  • 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
  • 利用虚继承可以解决菱形继承问题

虚继承原理分析：实际上，系统只存储了父类的一份数据，而虚继承的子类继承的实际上是一个指针vbptr（Virtual Base Pointer），在访问数据时，系统会将该指针加上一个偏移量去访问。每个子类的指针指向的位置和偏移量都是不一样的，但是最后指向的位置都是相同的。

简而言之，虚继承只会保留父类的一份数据，不同的子类对父类的数据进行操作时，实际上访问的是同一份数据。

🕮2 总结

在代码的舞台上，C++翩翩起舞。

纵观代码的山川大地，无边的可能在眼前延展， C++，是智慧的风，吹动着科技的帆船。

用韵律的二进制，谱写着自由的交响曲， C++，是数字艺术的荣光，闪烁在信息的星空。

愿C++永远如诗，激励创造者的灵感。

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http://www.ppmy.cn/news/1326222.html

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