C++继承，多继承，菱形继承等超详细讲解

继承概念

继承(inheritance)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，称派生类。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。以前我们接触的复用都是函数复用，继承是类设计层次的复用。

class A
{
public:A(int a):_a(a){}void print(){cout<<"i am son"<<endl;}
private:int _a;
}
class B:public A //B类公有继承A类
{
private:int _b;
}
void test()
{B b;b.print()//继承A类，所以使用A类中的公有函数
}

继承定义格式
派生类 ：继承方式 父类
class son:public father
继承方式有三种public protected private
派生类成员访问限定
1.基类的public成员：
派生类不论哪一种继承，其成员都对应该种访问权限。比如，派生类protected继承，那么该派生类的中继承的基类成员变为protected类型
2.基类的protected成员：
派生类的public继承和protected继承都会使得其成员访问权限变为protected，而如果private继承，则其成员访问权限都是private
3.基类的private成员：
不论派生类哪一种继承方式，其基类成员对于派生类中都不可见，不可访问。

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。
• 实际上面的表格我们进行一下总结会发现，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。
• 不论哪一种继承方式，只需要取继承方式和基类成员的访问限定符中权限最小的那一个即可。

基类和派生类对象赋值转

1. 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。这里有个形象的说法叫切片或者切 割。寓意把派生类中父类那部分切来赋值过去。
2. 基类对象不能赋值给派生类对象
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。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才 是安全的。

class person
{
public:int _num;string _name;
}
class student:public person
{
public:int _age;
}
void test()
{student st;person ps;ps = st;//发生切片操作，即这样操作后ps访问不了派生类中的_age成员，相当于将这个成员切掉person* p = &st;//子类对象地址可以赋给基类指针person& pp = st;//子类对象可以赋给基类引用对象//基类对象不能赋值给子类对象person* pr = &st;student* stu = (student*)pr//基类指针可以通过强制类型转换赋给子类指针}

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的成员。

class person
{
public:int _num;string _name;int _age;
}
class student:public person
{
publci:void print(){cout<<_age<<endl;//基类和子类中都有成员_age，这时会屏蔽父类中的_age}
public:int _age;
}

函数隐藏

class A
{
public:void fun(){cout<<"A::fun()"<<endl;}
public:int _age;
};
class B:public A
{
public:void fun(int a){cout<<"B::fun(int a)"<<a<<endl;}
public:int age;
};
void test()
{B b;//定义一个B对象b.fun(100);//调用B类中的fun函数cout<<endl;b.A::fun();//若想要访问A类中的fun函数，则需要显示定义
}

派生类的默认成员函数

6个默认成员函数，“默认”的意思就是指我们不写，编译器会变我们自动生成一个，那么在派生类中，这几个 成员函数是如何生成的呢？

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完成基类的拷贝初始化。
3. 派生类的operator=必须要调用基类的operator=完成基类的复制。
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再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再调派生类构造。
6. 派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构
   注意：无论如何不要去显示调用基类中的析构函数，否则可能导致二次释放

class A
{
public:A(int num)//构造函数:_num(num){cout<<"A(int num)"<<endl;}A(const A& p)//拷贝构造函数:_num(p._num){cout<<"A(const A& p)"<<endl;}void fun(){cout<<"A::fun()"<<endl;}A& operator=(const A& p)//=运算符重载{cout<<"A& operator=()"<<endl;if(this != &p)_num = p._num;return *this;}~A()//析构函数{cout<<"~A()"<<endl;}
public:int _num;//A类中公有成员
};
class B:public A//B类公有继承A类
{
public:B(int num,int age):A(num)//A类中没用默认构造函数所以需要显示调用A类的构造函数,_age(age){cout<<"B(int num,int age)"<<endl;}B(const B& p):A(p)//显示调用A类中的拷贝构造函数,_age(p._age){cout<<"B(const B& p)"<<endl;}B& operator=(const B& p){cout<<"B& operator=()"<<endl;if(this != &p)_age = p._age;return *this;}void fun(int a){A::fun();//显示调用A类中的fun函数cout<<a<<endl;}~B()//先调用B类中的析构函数然后再调用A类中的析构函数{cout<<"~B()"<<endl;}
public:int _age;
};
void test()
{B b(15,16);B b1(b);B b2(1,1);b1 = b2;
}

上述test中B b(15,16);的运行结果

上述test中B b1(b);的运行结果

继承与静态成员

在一个继承类体系中，如果定义了一个静态成员，那么在这个整个体系中都只有这一个成员

class A
{
public:A(){++_num}
public:static int _num;//A类中定义静态成员_num
};
int A::_num = 0;//静态成员在类外定义
class B:public A
{
public:int _age;
};
void test()
{B b;B b1;B b2;cout<<A::_num<<endl;B::_num = 0;cout<<A::_num<<endl;
}

复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

单继承：一个子类只有一个直接父类时称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即：两个派生类继承同一个基类，另外一个新的派生类，继承这两个派生类，形成一个菱形继承结构。会有数据的冗余性。

class A
{
public:int _num;
}
class B:public A//B类公有继承A类
{
public:int _age;
}
class C:public A//C类公有继承A类
{
public:string _name;
}
class D:public B,public C//D继承B和C，即菱形继承
{
public:int _grand;
}
void test()
{D d;d._num = 10;//无法确定访问的是哪一个_num//可以显示指定访问哪一个_numd.B::_num = 1;//访问B类中的_numd.C::_num = 2;//访问C类中的_num
}

正因为这里存在数据冗余，固引出了虚拟继承
虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在B和C的继承 A时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用。

class A
{
public:int _a;
}
class B:virtual public A//B类虚拟继承A
{
public:int _b;
}
class C:virtual public A//C类虚拟继承A
{
public:int _c;
}
class D:public B,public C//D继承B和C，即菱形虚拟继承
{
public:int _d;
}
void test()
{D d;    d.B::_a = 1;    d.C::_a = 2;    d._b = 3;    d._c = 4;    d._d = 5;}

虚拟继承，会让A对象在内存中只有一份，而B和C则会通过指针找到公共的A，所以这里B和C的两个指针，指向的一张表，B和C的两个指针称为虚基表指针，这两个表称为虚基表。其中，虚基表中存有偏移量，通过这个偏移量，可以找到内存中的公共的A 。

继承的总结

1. 很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有 菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在 复杂度及性能上都有问题。
2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。
3. 继承和组合
   1. 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。
   2. 组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。 优先使用对象组合，而不是类继承 。 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。
   3. 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。
      d. 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。
4. 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

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