1 private 和 protected 继承，子类指针不能赋值给父类指针

如下代码，有一个基类 Base，Derived1，Derived2，Derived3 3 个子类继承了基类 Base，分别是 private 继承，protected 继承，public 继承。在 main 函数里，分别使用 new 来创建 3 个子类，将 3 个子类指针赋值给 Base 指针，private 和 protected 继承的时候，子类指针无法赋值给父类指针。

private 继承或者 protected 继承下，父类的属性和函数在子类中的权限发生了变动。所以使用父类指针指向子类，可能会导致不安全的行为。

#include <iostream>
#include <string>class Base {
public:Base() {std::cout << "Base()" << std::endl;}~Base() {std::cout << "~Base()" << std::endl;}virtual void Do() {std::cout << "Base() Do()" << std::endl;}
};class Derived1 : private Base {
public:Derived1() {std::cout << "Derived1()" << std::endl;}~Derived1() {std::cout << "~Derived1()" << std::endl;}
};class Derived2 : protected Base {
public:Derived2() {std::cout << "Derived2()" << std::endl;}~Derived2() {std::cout << "~Derived2()" << std::endl;}
};class Derived3 : public Base {
public:Derived3() {std::cout << "Derived3()" << std::endl;}~Derived3() {std::cout << "~Derived3()" << std::endl;}
};int main() {Base *b1 = new Derived1();Base *b2 = new Derived2();Base *b3 = new Derived3();b1->Do();b2->Do();b3->Do();return 0;
}

编译结果如下：

2 子类和父类中的同名函数

在类继承中，一般子类可以覆盖父类中的虚函数，这是我们使用继承和多态常用的方式。如果子类中的函数和父类中的函数同名，并且这个函数不是虚函数呢，父类指针调用函数的时候调用的是父类中的函数，还是子类中的函数 ？在实际开发中，一般不会这么使用，这样的代码是毫无意义的，是自相矛盾的，因为继承了父类，那么就是要复用父类中的方法与属性，即使要覆盖也应该覆盖虚函数，如果不是虚函数，那么显得不伦不类。这里只是对这种情况做一个探讨。

#include <iostream>
#include <string>class Base {
public:Base() {std::cout << "Base()" << std::endl;}~Base() {std::cout << "~Base()" << std::endl;}void Do() {std::cout << "Base() Do()" << std::endl;}virtual void VDo() {std::cout << "Base() VDo()" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:Derived() {std::cout << "Derived()" << std::endl;}~Derived() {std::cout << "~Derived()" << std::endl;}void Do() {std::cout << "Derived() Do()" << std::endl;}void VDo() {std::cout << "Derived() VDo()" << std::endl;}
};int main() {std::cout << "----------------" << std::endl;Base *b = new Derived();b->Do();b->VDo();std::cout << "----------------" << std::endl;Base b1 = *(new Derived);b1.Do();b1.VDo();std::cout << "----------------" << std::endl;Base &b2 = *(new Derived);b2.Do();b2.VDo();return 0;
}

Derived 和 Base 之间的赋值，不管是指针赋值，引用赋值还是值赋值，Base 指针，引用，值调用的都是 Base 中的 Do() 函数；Base 指针和引用调用的是 Derived 中的 VDo()，Base 值调用的是 Base 中的 VDo。

3 编译器默认生成的函数

面向对象的语言中 =、& 这么基础的运算符也是需要函数来实现的，这就是 c++ 的特点，一切皆对象。这个在 c 语言中很难理解的。

如果声明了一个对象，这个对象中什么也没有声明，那么为了使用这些基础的运算，编译器会默认生成一些函数。

构造函数	类的构造
拷贝构造函数	拷贝构造
析构函数	析构
赋值运算符	赋值
取地址运算符	取值
取值运算符	取地址

#include <iostream>
#include <string>class Base {
};int main() {Base b1;Base b2;b2 = b1;Base b3 = b2;std::cout << "&b1 = " << &b1 << std::endl;std::cout << "&b2 = " << &b2 << std::endl;return 0;
}

c++ 默认生成的函数，比如构造函数，如果我们在定义类的时候定义了自己的构造函数，那么编译器就不会生成默认的了。

如下代码中，Base 是一个基类，Derived 继承了 Base 类。在 Base 类中声明了构造函数 Base(int i)，这样就不会有默认构造函数 Base() 了。在 Derived 类构造时，没有显式调用 Base 的构造函数，那么就会调用默认构造函数 Base()，但是默认构造函数又不存在，所以在编译的时候就会报错。需要在 Derived 构造列表中对 Base 进行构造，比如 Base(10)。

#include <iostream>
#include <string>class Base {
public:Base(int i) : i_(i) {std::cout << "Base(), i = " << i_ << std::endl;}private:int i_;
};class Derived : public Base {
public:Derived() {std::cout << "Derived(), i " << Base::i_ << std::endl;}
};int main() {Derived d;return 0;
}

4 私有继承，继承和组合

在讨论设计模式的时候，有一个原则经常被提到: 多用组合，少用继承，能用组合就用组合，万不得已的时候才使用继承。

私有继承的两个特点：

（1）私有继承的派生类指针不能赋值给基类指针

（2）私有继承之后，基类中的 public 和 protected 成员，在子类中都变成了 private 属性，不能通过对象来访问

比如对于汽车这个对象，包括汽车发动机，悬架，转向 3 个主要的系统，我们在描述汽车的时候，如果使用私有继承的方式继承了发动机，悬架，转向 3 个类，是可以实现的，但是从语义上是不通的；使用组合的方式，在语义上是相通的，因为汽车是由这 3 个对象组合而成的。

如下是一个私有继承和组合的例子，Steering 表示转向系统，BydCar 私有继承了 Steering 类，TeslaCar 使用的组合。

#include <iostream>
#include <string>class Steering {
public:Steering() {std::cout << "Steering()" << std::endl;}~Steering() {std::cout << "~Steering()" << std::endl;}void Turn() {std::cout << "Steering() Turn()" << std::endl;}
};class BydCar : private Steering {
public:void Turn() {std::cout << "BydCar() Turn()" << std::endl;Steering::Turn();}
};class TeslaCar {
private:Steering steer;public:void Turn() {std::cout << "TeslaCar() Turn()" << std::endl;steer.Turn();}
};int main() {BydCar byd;TeslaCar tesla;byd.Turn();tesla.Turn();return 0;
}

使用组合的时候，一般组合的各个子元素都是已经实现的最终的结果，组合的元素是一个基本的元素，组合之后不能对这些基本元素进行修改，并且不能访问元素中的私有成员；使用继承的时候，基类可以是一个抽象类，派生类中也可以重写基类的函数。

设计原则中有一个是对修改关闭，对扩展开开放。这两个方面和继承与组合也有一定的对应关系，组合相当于扩展，继承可以修改，对组合开放相当于优先选用组合，对修改关闭相当于少用继承。