13 继承

继承是面向对象三大特性之一。有些类和类之间存在特殊的关系，如下图所示：

我们发现，定义这些类的时候，每个子节点都有父节点的特性，且有自己的特性。如果在定义类的时候，有诸如以上的关系，那么我们在C++中和Java中都可以采用继承的方式来简化代码。

13.1 继承的基本语法

继承的语法是class 子类类名:继承方式 父类类名。让我们看一下下面的例子：

#include <iostream>
using namespace std;//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;
//	}
//};
//
//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;
//	}
//};
//
//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;
//	}
//};//继承公共页面
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;}
};//Java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() 
{cout << "Java 下载视频页面如下：" << endl;Java java;java.header();java.footer();java.left();java.content();cout << "Python 下载视频页面如下：" << endl;Python python;python.header();python.footer();python.left();python.content();cout << "C++ 下载视频页面如下：" << endl;CPP cpp;cpp.header();cpp.footer();cpp.left();cpp.content();
}int main() 
{test01();
}

子类有时候也叫派生类，而父类有时候也叫基类。

继承的使用如果是对于学习过Java的人来说是非常简单的，但不同于Java的是，其并不是像Java一样是单继承而是多继承，这个观点我们在后面持续提到，不用着急。

13.2 继承方式

我们已经知道继承的语法怎么使用了，但是我们对继承的方式还是了解颇浅，在这一小节中，让我们看下继承有哪些方式吧。

继承的方式一共有三类：

• 公共继承
• 保护继承
• 私有继承

让我们看一下继承方式的示意图：

对于父类私有的东西，子类无论如何继承都无法得到，这是其一；除了私有权限的东西，其他的都好说，如果是公共继承，那么子类会将父类的公有属性和保护属性继承，并且不变其权限；如果是保护继承，那么在继承父类除私有属性外，其他属性一律变为子类保护属性；同样地，如果是私有继承，那么在继承父类除私有属性外，其他属性一律变为子类私有属性。

#include <iostream>
using namespace std;//继承方式
//公共继承
class Base1
{
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};class Son1 :public Base1 
{
public:void func() {m_A = 10;//父类中的公共权限成员，到子类中依然是公共权限m_B = 10;//父类中的保护权限成员，到了子类中依然是保护权限//m_C = 10;不可访问，父类中的私有权限成员，子类继承不了}
};void test01() 
{Son1 s1;s1.m_A;//公共权限类内可访问，类外也可访问//s1.m_B;保护权限类内可访问，类外不可访问
}//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 = 100;//父类中公共成员，到了子类中变成保护权限m_B = 100;//父类中保护成员，到了子类中变成了保护权限//m_C = 100;即使是保护继承，子类依然得不到父类私有成员}
};void test02() 
{son2 s2;//s2.m_A = 100;//在son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到//s2.m_B = 100;//与上面同理，不多解释
}//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 = 100;//父类中公共成员，到了子类中变成私有权限m_B = 100;//父类中保护成员，到了子类中变成了私有权限//m_C = 100;即使是保护继承，子类依然得不到父类私有成员}
};void test03()
{son3 s3;//s3.m_A = 100;//在son3中m_A变为私有权限，因此类外访问不到//s3.m_B = 100;//与上面同理，不多解释
}int main() 
{test01();test02();test03();
}

13.3 继承的对象模型

有时候我们应该提出一个疑问，对于从父类继承而来的成员，哪些属于子类对象？

从下面的代码中，我们相信可以找到自己想要的答案。

#include <iostream>
using namespace std;//继承中的对象模型
class Base 
{
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};class Son : public Base 
{
public:int m_D;
};void test01() 
{cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl;
}int main() 
{test01();
}

out：

为什么会这样？

从结果来看，父类中非静态成员属性都会被子类继承下去。即使是私有的成员，虽然编译器不能让其访问，但是还是能够继承下来。

我们想要验证这个猜想。

对此我们可以打开Vistul stdio的开发者命令行工具。

打开完后。我们回来找到我们的代码文件对应的位置。

复制备用。

我们使用linux命令在开发者命令行工具中实现文件路径跳转。

cd C:\
cd C:\UserWorkStation\3_代码\C++\Test01

然后使用以下命令查看该文件夹下的文件。

dir

用以下的命令——报告单个类分布图+类名字+文件名字。

cl /d1 reportSingleClassLayoutSon Test01.cpp

从图上我们可以看到，实际上父类的私有成员也被子类Son继承下来了，之所以不能用只不过是受编译器的影响无法访问罢了 。

13.4 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。那么此时我们引出问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后呢？从下面的代码中，我们或许能够找到我们的答案。

#include <iostream>
using namespace std;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() 
{Son s;
}int main() 
{test01();
}

out：

其实这个结果是显而易见的。因为你没有父类哪来的子类，而且子类的供给来源于父类，要想销毁父类必须先把子类给消除。

13.5 继承同名成员处理方式

我们不禁抛出一个问题，当子类和父类出现同名的成员时，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

很简单，加修饰符即可。对于访问子类同名的成员，直接访问即可，但是如果访问父类同名成员，加上作用域。

跟着下面的代码敲一下，我相信你能够理解我说的是什么。

#include <iostream>
using namespace std;class Base 
{
public :Base() {m_A = 100;}int m_A;void func() {cout << "Base-func()调用" << endl;}
};class Son :public Base 
{
public:Son() {m_A = 200;}int m_A;void func(){cout << "Son-func()调用" << endl;}
};//同名成员属性的处理方式
void test01() 
{Son s;cout << "Son的m_A = " << s.m_A << endl;//如果通过子类对象 访问到父类中同名成员，需要加上作用域cout << "Base的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}//同名成员函数的处理方式
void test02() 
{Son s;s.func();s.Base::func();
}int main() 
{//test01();test02();
}

在上面的代码中，明显地，如果想要调用子类的同名函数，直接按平时那么调用就行了；但是如果想要调用父类的同名函数，那么就需要加上父类::成员实现调用。

还有一个需要考虑的问题是，我们前面讲过函数重载。函数重载时，相同名字的函数就会变多，此时又会发生什么情况呢？

我们试着对父类的同名函数重载。

class Base 
{
public :Base() {m_A = 100;}int m_A;void func() {cout << "Base-func()调用" << endl;}void func(int a) {a = 100;}
};

这时候如果想要试着不加作用域在子类对象中调用父类的重载函数，那么会失败。

因为在你不加作用域时，系统会默认为你想要调用的是子类对象中的同名函数，而同名函数没有重载，重载的是父类的；换而言之，当子类的父类出现同名函数时，如果通过子类对象调用，那么父类的所有同名函数都会被屏蔽，而如果想要得到被屏蔽的函数，加上作用域就能解决这一问题。

13.6 继承同名静态成员处理方式

在前面的叙述中，我们谈论的都是非静态成员。这这一小节中，我们试着谈论一下静态成员。

我们不禁发问，静态成员和非静态成员处理方法一样吗？答案是一样的。

我们试着敲一下下面的代码，它能告诉我们答案。

#include <iostream>
using namespace std;//继承中的同名静态成员处理方式
class Base 
{
public:static int m_A;static void func() {cout << "Base_func" <<endl;}
};
int Base::m_A = 100;class Son:public Base 
{
public:static int m_A;static void func(){cout << "Son_func" << endl;}
};
int Son::m_A = 200;//同名静态成员属性
void test01() 
{//1、通过对象访问Son s;cout << "Son的m_A = " << s.m_A << endl;cout << "Base的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//2、通过类名访问cout << "Son的m_A = " << Son::m_A << endl;cout << "Base的m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}//同名静态成员函数
void test02() 
{//1、通过对象访问Son s;s.func();s.Base::func();//2、通过类名访问Son::func();Son::Base::func();
}int main() 
{//test01();test02();
}

13.7 多继承语法

不同于Java，C++有着多继承模式。换而言之，C++允许一个子类继承多个父类。其语法如下：

class 子类:继承方式 父类1,继承方式 父类2…

当然，多继承会伴随着同名成员的出现，所以需要加上作用域加以区分。

在实际开发中，是不推荐使用多继承的。

让我们试着敲一下下面的代码，仔细体会其中的意境。

#include <iostream>
using namespace std;//多继承语法
class Base1 
{
public:Base1() {m_A = 100;}int m_A;
};class Base2 
{
public:Base2(){m_B = 200;}int m_B;
};class Son :public Base1, public Base2 
{
public:Son() {m_C = 300;m_D = 400;}int m_C;int m_D;
};void test01() 
{Son s;cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
}int main() 
{test01();
}

out：

多继承满足单继承的一切特性。也就是说，单继承出现的问题，多继承也会出现，这时候就需要仔细回顾前面几个小节的知识了。

13.8 菱形继承

从名字上看很好理解。菱形继承就是一个父类分两子类，然后又有个孙子类继承两子类。就这么简单。当你听到钻石继承这个术语时，一般也是指菱形继承。

菱形继承也会出现几个问题。最简单的问题就是，如果两个子类有同名成员，那么在孙类的时候调用两个子类的同名成员就得加上作用域，以防出现二义性。

还有一个问题是，我们继承动物的数据时，由于两个子类的继承，两个子类分别占有一个数据，当孙类继承两子类时，就会继承两份动物数据，但是我们很清楚，这份数据我们只需要一份，为此，我们需要解决这个问题。

在下面的代码中，我们会提到我们是如何解决这个问题的。

#include <iostream>
using namespace std;//动物类
class Animal 
{
public:int m_Age;
};//羊类
class Sheep:virtual public Animal 
{};//驼类
class Tuo :virtual public Animal 
{};//羊驼类
class YangTuo :public Sheep, public Tuo 
{};void test01() 
{YangTuo yt;yt.Sheep::m_Age = 18;yt.Tuo::m_Age = 28;//出现菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加上作用域区分cout << "yt.Sheep::m_Age" << yt.Sheep::m_Age << endl;cout << "yt.Tuo::m_Age" << yt.Tuo::m_Age << endl;//问题2：羊驼的年龄到底是多少？菱形继承导致了数据有两份，资源浪费//解决：利用虚继承就能够解决上述问题。cout << "yt.m_Age" << yt.m_Age << endl;
}int main() 
{test01();
}

out：

虚继承、虚基类和虚基类指针

如果我们只想在子类中保留一份数据，那么我们可以定义虚基类，使派生类中只保留一份拷贝。

虚基类的定义方式是，在子类继承父类时，在冒号后继承方式前间添加virtual关键字，这样，它们共同继承的父类我们就叫做虚基类。对应到上述的例子，Animal就是虚基类。

我们使用13.3中学习到的开发者工具看一下类的结构。

从图中可以看出，虚基类的两个子类内部供有一个虚基类表(vbtable)，该表中记载着对于基类数据的使用，当我们用羊驼类继承两子类时，羊驼类中拥有两根虚基类指针，分别指向两个虚基类表，以便共享同一份数据。