【C++】详细讲解继承(下)

        本篇来继续说说继承。上篇可移步至【C++】详细讲解继承(上) 

1.继承与友元

友元关系不能继承 ,也就是说基类友元不能访问派⽣类私有和保护成员。
class Student;//前置声明class Same //基类
{
public:friend void Fun(const Same& p, const Student& s);//友元声明
protected:string _name; 
};class Student : public Same //派生类
{
protected:int _stuid;
};
void Fun(const Same& p, const Student& s)
{cout << p._name << endl;cout << s._stuid << endl;
}

像上面的代码,Fun函数只能访问Same基类的成员变量_name,_stuid是访问不到的。

 解决方法就是在派生类Student里面也加上友元声明,就可以了。

class Student : public Same //派生类
{friend void Fun(const Same& p, const Student& s);//友元声明
protected:int _stuid;
};

2.继承与静态成员

基类定义了static静态成员,则整个继承体系⾥⾯ 只有⼀个这样的成员 。⽆论派⽣出多少个派⽣类,都只有⼀个static成员实例。
class Same //基类
{
public:string _name;static int _count;//静态成员变量
};int Same::_count = 0;//静态成员变量初始化class Student : public Same //派生类
{
protected:int _stuNum;
};

 我们观察一下_name的地址和_count的地址。

int main()
{Same p;Student s;cout << &p._name << endl;cout << &s._name << endl;cout << &p._count << endl;cout << &s._count << endl;return 0;
}

这⾥的运⾏结果可以看到:⾮静态成员_name的地址是不⼀样的,说明派⽣类继承下来了,基类和派⽣类对象各有⼀份静态成员_count的地址是⼀样的,说明派⽣类和基类共⽤同⼀份静态成员。

公有情况下,基类和派生类指定类域都可以访问静态成员变量。

cout << Same::_count << endl;
cout << Student::_count << endl;

也可以通过对象访问。

 

 改变其中一个,另一个也改变,因为这就是同一个。

cout << Same::_count << endl;
cout << Student::_count << endl;
Same::_count++; //改变_count
cout << p._count << endl;
cout << s._count << endl;

3.多继承以及菱形继承

3.1 继承模型

  • 单继承:⼀个派⽣类只有⼀个直接基类时称这个继承关系为单继承
  • 多继承:⼀个派⽣类有两个或以上直接基类时称这个继承关系为多继承,多继承对象在内存中的模型是,先继承的基类在前⾯,后⾯继承的基类在后⾯,派⽣类成员在放到最后⾯。
  • 菱形继承:菱形继承是多继承的⼀种特殊情况,如下。

菱形继承有数据冗余⼆义性(存在歧义)的问题,在Assistant的对象中Person成员会有两份。所以在实践中并不提倡设计出菱形继承的模型。

 二义性问题可以通过指定访问哪个基类的成员来解决,但是数据冗余问题是不能得到解决的。

如果在特定场景下,一定需要设计菱形继承,怎么办?虚继承就出场了。

3.2 虚继承

新增了一个关键字virtual。放在会造成数据冗余和二义性的那些类上

这里就是在Student和Teacher 加上virtual,都要加,只加一个都没用。

class Person
{
public:string _name; // 姓名};
// 使⽤虚继承Person类
class Student : virtual public Person
{
protected:int _num; //学号
};
// 使⽤虚继承Person类
class Teacher : virtual public Person
{
protected:int _id; // 职⼯编号
};class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:string _majorCourse; // 主修课程
};

 加了virtual后person在Assistant里继承的数据就只有一份了,数据冗余和二义性就得到了解决。

3.3 相关小测试

假如现在有一个菱形继承关系如下, virtual应该加在哪里?

加在B类和C类上。因为E里面会有数据冗余和二义性,而这些冗余的数据是因为A有两份,导致继承A的是B和C,所以要加在B和C上,不是D和C。

 最后,除非万不得已,不要设计出菱形继承。菱形继承以及virtual的底层是特别复杂的。

3.4 多继承中指针偏移问题

先看题。

class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main()
{Derive d;Base1* p1 = &d;Base2* p2 = &d;Derive* p3 = &d;return 0;
}

说法正确的是?

A :p1 == p2 == p3    B :p1 < p2 < p3    C :p1 == p3 != p2    D :p1 != p2 != p3
答案 C :p1 == p3 != p2 
先继承的在前面 ,先声明的在前面,所以Base1和Base2的底层位置如下。
p3是Derive的指针,指向开头。
p1是Base1的指针,Base1是基类,p1指向的范围是派生类Derive切出来的Base1的那部分,最开始指向开头,和p3一个位置。
p2与p1同理,指向的范围是Derive切出来的Base2的那部分,最开始指向Base2开头。
所以答案是 p1 == p3 != p2 
借上面那个题,说了多继承中的指针偏移问题。

4.继承和组合

  • public继承是⼀种is-a的关系。也就是说每个派⽣类对象都⼀个基类对象。
  • 组合是⼀种has-a的关系。假设B组合了A,每个B对象中都⼀个A对象。
  • 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)。在继承⽅式中,基类的内部细节对派⽣类可⻅ 。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
  • 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。这种复⽤⻛格被称为⿊箱复⽤(black-box reuse),因为对象的内部细节是不可⻅的。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
  • 优先使⽤组合,⽽不是继承。实际尽量多去⽤组合,组合的耦合度低,代码维护性好,但这也不是绝对的,要根据实际选择使用。

比如下面的代码,就能很好解释继承和组合。

class Tire //轮胎
{
protected:string _brand; // 品牌size_t _size; // 尺⼨
};
class Car //车
{
protected:string _colour; // 颜⾊string _num; // ⻋牌号Tire _t1; // 轮胎Tire _t2; // 轮胎Tire _t3; // 轮胎Tire _t4; // 轮胎
};

轮胎和车就比较符合 has-a 的关系,车轮胎,用的组合

class BMW : public Car //继承
{
public:void Drive() { cout << "BMW" << endl; }
};class Benz : public Car //继承
{
public:void Drive() { cout << "Benz" << endl; }
};

上面的代码是继承,BMW 和 Benz 是品牌,比较符合 is-a 的关系,BMW和Benz车。

本次分享就到这里了,我们下篇见~

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