类 —— 继承、多重继承

继承

一个类，继承另一个已有的类。（在一个已存在的类的基础上建立一个新的类，并拥有其特性）
是一个父类（基类）派生出子类（派生类）的过程。
派生类往往是基类的具象化，基类则是派生类的抽象。
基类与派生类是相对的，一个类可能存在又是基类又是派生类的情况。
继承提高了代码的复用性。

在实际的使用中，派生类会做出一些与基类的差异化：
● 修改继承来自的基类内容
属性：公有属性直接修改，私有属性通过接口修改
函数：函数隐藏，通过派生类实现一个同名同参数的函数，来隐藏基类的函数。
● 新增派生类的内容

#include <iostream>
using namespace std;// 基类
class Father
{
private:string name = "张";public:void set_name(const string &name){this->name = name;}string get_name(){return name;}void work(){cout << "我的工作是厨师，我负责炒菜。" << endl;}
};// 派生类继承基类
class Son:public Father
{
public:void init(){set_name("王");				// 私有属性通过接口修改}void work(){cout << "我是飞行员，我要上天。" << endl;}void game(){cout << "三硝基甲苯。" << endl;}
};int main()
{Son s;cout << s.get_name() << endl; 			// 张s.init();cout << s.get_name() << endl; 			// 王s.work();				// s.game();// 调用基类被隐藏的成员函数s.Father::work();return 0;
}

继承的格式、权限

class 类名:父类名 {};					// 默认权限是 private

class 类名:继承的权限 父类名 {};

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

继承时类中的特殊成员函数不会被继承

构造函数

派生类中的任意一个构造函数，都必须直接或者间接调用基类的一个构造函数。

problem：
#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father(string secret, string fname, float asset):secret(secret), firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with parameters. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;
public:void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;}};int main()
{// Son s1;  				// 找不到基类的无参构造函数    // error，因为父类只有有参构造，而子类中没有提供 能够调用父类有参构造的构造函数，不能成功创建父类的空间// Son s2("~", "0", 1);		// 找不到匹配的构造函数cout << "Size of father: " << sizeof(Father) << endl;cout << "Size of son: " << sizeof(Son) << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

solution1：补充基类的无参构造函数
#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father():secret("~"), firstname("w"), asset(1000000) { }Father(string secret, string fname, float asset):secret(secret), firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with parameters. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;
public:void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;}};int main()
{Son s1;s1.show();// Son s2("~", "0", 1);		// 找不到匹配的构造函数cout << "Size of father: " << sizeof(Father) << endl;cout << "Size of son: " << sizeof(Son) << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

solution2：透传构造

需要 在子类构造函数的初始化列表中 显性调用父类的构造函数：
当父类中只有有参构造，子类在创建类对象时，必须手动调用父类的构造函数。
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father(string fname, float asset):firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with parameters. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;
public:						Son():Father("default string", 120000)//, secret("0")		// 这里使用具体的值{ }// Father(fname, asset) 和 secret(secret) 可以交换，但有警告Son(string fname, float asset, string secret):Father(fname, asset), secret(secret){}void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;cout << "Asset: " << asset << endl;cout << "Secret of the son: " << secret << endl;}
};int main()
{Son s1("Xing", 120000, "secret1");s1.show();Son s2;s2.show();return 0;
}

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solution3：继承构造（C++ 11 支持）

C++支持 不用在子类中再写一遍父类的构造函数 ——

using Father::Father; 		// 在子类中使用父类的构造函数

直接使用继承构造的方式，不能对子类成员初始化。
继承构造本质上并不是把父类中的构造函数继承给子类，编译器自动根据父类中构造函数的格式，提供出派生的构造函数（个数、参数都和父类中的构造函数一致），主要还是通过透传构造创建父类的空间。
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father():secret("~"), firstname("w"), asset(1000000){cout << "A constructor of father class with no parameters. " << endl;}Father(float asset):asset(asset){cout << "A constructor of father class with only one parameter. " << endl;}Father(string fname, float asset):firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with two parameters. " << endl;}Father(Father &other):firstname(other.firstname), asset(other.asset)	// 拷贝构造{cout << "Duplicator_constructor of father class. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;using Father::asset;        // 把父类中公有继承下来的 asset 成员，在子类中改成私有权限using Father::Father;public:void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;cout << "Asset: " << asset << endl;cout << "Secret of the son: " << secret << endl;}
};int main()
{Son s0;s0.show();Son s1(120000);s1.show();Son s2("Xing", 120000);s2.show();Son s3 = s2;s3.show();return 0;
}

在这里插入图片描述

solution4：委托构造

一个类的构造函数可以调用这个类中的另一个构造函数，但是要避免循环委托。
委托构造的性能低于透传构造，但是代码维护性更好，因为通常一个类中构造函数都会委托给能力最强（参数最多）的构造函数，代码重构时，只需要更改这个参数最多的构造函数即可。

只有一个类

并不直接通过无参构造实例化对象，而是无参构造委托有参构造，从而实例化对象。
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;class Son
{string secret;
public:Son():Son("secret0"){cout << "A constructor of child class without parameters. " << endl;}Son(string secret):secret(secret){cout << "A constructor of child class with parameter(s). " << endl;}void show(){cout << "Secret of the son: " << secret << endl;}
};int main()
{Son s0;s0.show();Son s1("secret1");s1.show();return 0;
}

在这里插入图片描述

父子类的继承

在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father(string fname, float asset):firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with two parameters. " << endl;}Father(float asset):asset(asset){cout << "A constructor of father class with only one parameter. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;public:Son():Son("secret0"){cout << "A constructor of child class without parameters. " << endl;}Son(string secret):Father("Xing", 120000), secret(secret){cout << "A constructor of child class with parameter(s). " << endl;}void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;cout << "Asset: " << asset << endl;cout << "Secret of the son: " << secret << endl;}
};int main()
{Son s0;s0.show();return 0;
}

在这里插入图片描述

拷贝构造函数

需要在初始化列表中显性调用父类的拷贝构造，传 other 对象到父类的拷贝构造中。

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father(string fname, float asset):firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with two parameters. " << endl;}Father(float asset):asset(asset){cout << "A constructor of father class with only one parameter. " << endl;}Father(Father &other):firstname(other.firstname), asset(other.asset){cout << "Duplicator_constructor of father class. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;public:Son(string fname, float asset, string secret):Father(fname, asset), secret(secret){}Son(Son &other):Father(other), secret(other.secret){cout << "Duplicator_constructor of child class. " << endl;}void show(){cout << "First name: " << firstname << endl;cout << "Asset: " << asset << endl;cout << "Secret of the son: " << secret << endl;}
};int main()
{Son s1("Xing", 120000, "secret1");s1.show();Son s2 = s1;s2.show();return 0;
}

在这里插入图片描述

继承时构造和析构的时机

子类在继承父类时，会先把父类中的成员保留一份，再来创建子类自己的成员。
父类先构造，子类后构造。子类先析构，父类后析构。

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float asset;Father(string fname, float asset):firstname(fname), asset(asset){cout << "A constructor of father class with two parameters. " << endl;}Father(float asset):asset(asset){cout << "A constructor of father class with only one parameter. " << endl;}~Father()				// 注意这里没有用虚析构函数{cout << "Destructor of father class. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;
public:Son():Father("default string", 120000)          // 这里使用具体的值{cout << "A constructor of child class with no parameters. " << endl;}Son(string fname, float asset, string secret):Father(fname, asset), secret(secret){cout << "A constructor of child class with parameters. " << endl;}~Son(){cout << "Destructor of child class. " << endl;}
};int main()
{Son *s = new Son;delete s;s = nullptr;cout << endl;Son *ss = new Son("z", 1200000, "0");delete ss;ss = nullptr;cout << endl;Father *sss = new Son();delete sss;sss = nullptr;cout << endl;Father *ssss = new Son("z", 1200000, "0");delete ssss;ssss = nullptr;cout << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述
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当父子类中存在同名成员

访问时不会发生冲突，默认访问子类的成员变量。

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:string firstname;float *asset;Father():asset(new float){cout << "A constructor of father class without parameters. " << endl;}~Father(){delete asset;cout << "Destructor of father class. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;public:float *asset;Son():asset(new float){cout << "A constructor of child class without parameters. " << endl;}~Son(){delete asset;cout << "Destructor of child class. " << endl;}};int main()
{Son *m = new Son;*(m->asset) = 140000;cout << "*(m->asset): " << *(m->asset) << endl;cout << "*(m->Father::asset): " << *(m->Father::asset) << endl;delete m;m = nullptr;return 0;
}

在这里插入图片描述

多重继承

一个子类，继承自多个基类。

格式

class 类名:继承权限 父类名, 继承权限 父类名, …
{
};

1、当多个父类中包含同名成员

多个父类中包含同名成员，通过 域限定符 访问指定的父类中成员。

#include <iostream>
using namespace std;class Father
{string secret;
public:void act_1(){cout << "Earn money. " << endl;}
};class Son:public Father
{string secret;public:void act_1(){cout << "Save money. " << endl;}void act_2(){cout << "Inherit money. " << endl;}
};class Grandchild:public Father, public Son
{
};int main()
{Son s;s.act_1();s.Father::act_1();Grandchild g;g.act_2();g.Son::act_2();return 0;
}

在这里插入图片描述

2、菱形继承（钻石继承）

     A                ------>		公共基类/   \B     C             ------>		中间子类\   /D                ------>		汇集子类

汇集子类中，会包含多份公共基类中的内容。

Problems ——>

1、会发生二义性的问题（同一个变量或者函数，可以通过两种方法访问）
2、如果公共基类过大，会造成汇集子类中的代码 膨胀 / 冗余。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:int a;
};class B:public A
{
};class C:public A
{
};class D:public C, public B
{
};int main()
{D d0;d0.C::a = 100;cout << "In C: " << d0.C::a << endl;		// 100d0.B::a = 90;   				// 可以直接通过中间子类访问，直接访问 B 中的 a成员cout << "In B: " << d0.B::a << endl;		// 90// d0.B::A::a = 80;				// 以下四行报错// cout << d0.B::A::a << endl;	// d0.C::A::a = 70;// cout << d0.C::A::a << endl;  // 会发生二义性，因为有两条路径都可以访问到 Areturn 0;
}

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虚继承（virtual）

虚继承，指对公共基类的虚继承。
主要用于解决菱形继承问题，采用虚继承后，公共基类中的内容，只会在汇集子类中存在一份，在汇集子类中，可以通过任意一条路径访问到公共基类中的成员。在中间子类继承时加 virtual。
虚继承解决二义性主要通过虚基类指针和虚基类表实现，下例中的 类B、类C 会分别创建一个虚基类指针和虚基类表。所有同类型对象共用一张虚基类表，每个对象内部增加一个隐藏的虚基类指针成员变量，这个虚基类指针指向虚基类表。派生类D 中，也有隐藏的虚基类指针，但是没有自己虚基类表。在调用 A的成员时， D对象 会通过虚基类指针找到对应的虚基类表，通过查表避免二义性。

——> Solution
#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:int a;
};class B:virtual public A
{
};class C:virtual public A
{
};class D:public B, public C
{
};int main()
{D d0;d0.B::A::a = 90;cout << d0.C::A::a << endl;			// 成功打印 90，上一个问题得以解决return 0;
}
为每一个类添加构造函数
#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:int a;A(int a):a(a) {cout << "A" << endl; }
};class B:virtual public A
{
public:int b;B(int a, int b):A(a), b(b) {cout << "B" << endl; }
};class C:virtual public A
{
public:C(int a):A(a) {cout << "C" << endl; }	// B 和 C 哪一个先构造，取决于 D 在继承时的顺序
};class D:public C, public B			// 决定结果的顺序 为 C、B
{
public:D(int a, int b):B(a, b), C(a), A(a) {cout << "D" << endl; }		// B、C 可交换顺序，结果不变
};int main()
{D d0(12, 5);cout << d0.a << '\t' << d0.b << endl;d0.B::A::a = 90;cout << d0.C::A::a << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:int a;A(int a):a(a) {cout << "A" << endl; }
};class B:virtual public A
{
public:int b;B(int a, int b):A(a), b(b) {cout << "B" << endl; }
};class C:virtual public A
{
public:C(int a):A(a) {cout << "C" << endl; }	// B 和 C 哪一个先构造，取决于 D 在继承时的顺序
};class D:public B, public C
{
public:D(int a, int b):C(a), B(a, b), A(a) {cout << "D" << endl; }		// B、C 可交换顺序
};int main()
{D d0(12, 5);cout << d0.a << '\t' << d0.b << endl;d0.B::A::a = 90;cout << d0.C::A::a << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

B 和 C 哪一个先构造，取决于 D 在继承时的顺序。

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