【C++】从零认识C++的“继承”-开发者社区

一、继承的概念

继承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，它允许我们在保持原有类特性的基础上进行扩展，可以增加方法（成员函数）和属性（成员变量），这样产生的类，叫做派生类（或子类）。作为基础的原有类，称为基类（或父类）。

二、定义与使用

1. 定义方式

继承的定义方式是：

代码语言：javascript

AI代码解释

class 派生类名 : 继承方式 基类名 {派生类内容};

假如定义一个Person类表示人，派生出一个Student类表示学生。Student包括Person的方法与属性，同时也有Student的独特方法与属性。那么就可以先定义出Person类，再继承出Student类：

代码语言：javascript

AI代码解释

class Person { public: Person() { cout << "Person()" << endl; } private: //名字 string name; }; class Student : public Person { public: Student() { cout << "Student()" << endl; } private: //学号 string id; };

2. 继承方式

继承方式有三种：public、private、protected。就是三种访问限定符，它们之间有什么关系呢？

基类成员的属性\派生类的继承方式	public继承后↓	protected继承后↓	private继承后↓
基类的public成员变成→	派生类的public成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的protected成员变成→	派生类的protected成员	派生类的protected成员	派生类的private成员
基类的prvate成员变成→	在派生类中不可见	在派生类中不可见	在派生类中不可见

哎，这里我们就看出来protected和private的区别了。

总结一下上面的表格能发现，基类的private成员在派生类中都是不可见的。基类的其他成员在派生类中的访问方式为Min(在基类的访问限定符，继承方式)，也就是两者里的较小者。其中public > protected > private。
基类的private成员无论以什么方式继承，在派生类中都是不可见的。不可见指的是基类的private成员其实被继承到了派生类中，但是语法上限制派生类对象在类内或类外都不能去访问不可见成员。
基类private成员在派生类中不能直接被访问。如果基类成员不想在类外被访问，但是想在派生类中能访问，就定义为protected，可以看出protected限定符是因继承才出现的。
继承方式也可以不写，使用class关键字时默认的继承方式是private，使用struct时默认的继承方式是public。最好显式写出继承方式。
在实际应用中我们一般都使用public继承，很少使用也不建议用protected和private继承，不利于代码维护。public继承能使基类和派生类中的接口访问方式保持一致。

3. 类模板的继承

类模板也是可以继承的。特殊的是，在定义派生类时，基类如果是类模板，必须指定类域，否则编译报错。

代码语言：javascript

AI代码解释

template<class T> class stack : public std::vector<T> //或者前面using namespace std; { public: void push(const T& x) { push_back(x); } };

三、基类和派生类的转换

public继承的派生类对象可以赋值给基类的指针或基类的引用，叫做赋值兼容转换，形象的说法是切片，就像把派生类中的基类那部分切割出来。基类指针或引用指向的是派生类中切出来的基类那部分。

在这里插入图片描述

比如：

代码语言：javascript

AI代码解释

class Person { public: Person() { cout << "Person()" << endl; } protected: string name = "zhangsan"; }; class Student : public Person { public: Student() { cout << Person::name << endl; } private: string id = "000001"; }; int main() { Student stu; Person* ptr = &stu; Person& ref = stu; //此时ptr和ref只指向和引用stu中属于基类的内容 return 0; }

注意：基类对象不能赋值给派生类对象。

四、基类和派生类的作用域

在继承体系中，基类和派生类都有各自独立的作用域，所以派生类和基类中可以有同名成员，但派生类中将屏蔽对基类的同名成员的直接访问，这种情况叫做隐藏。若想访问基类的这个成员，需要写成基类::基类成员显式访问。需要知道的是，如果是基类和派生类的成员函数，只要函数名相同，就构成隐藏。不过，在实际应用继承体系中，我们最好就不要定义同名的成员了。

代码语言：javascript

AI代码解释

class A { protected: int x; }; class B : public A { public: test() { //直接访问不到基类的同名成员 cout << x << endl; //必须指定类域才能访问 cout << A::x << endl; } protected: int x; };

再来看一个例子：

代码语言：javascript

AI代码解释

class A { public: void func(int x) { cout << "func(int x)" << endl; } }; class B : public A { public: void func() { cout << "func()" << endl; } };

基类A和派生类B中有同名函数，虽然参数列表不同，但是还是构成隐藏关系。直接访问func只会调到派生类的func：

在这里插入图片描述

若想访问到基类的func，也要指定类域：

在这里插入图片描述

五、派生类的默认成员函数

类有默认成员函数的概念，派生类也有。最重要的是要理解：基类成员的初始化、清理等行为都是作为一个整体来完成的。

派生类的构造函数必须要调用基类的构造函数，来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，则必须在派生类的构造函数的初始化列表阶段显式调用。而派生类对象初始化时，先调用基类构造，再调派生类构造。
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，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。派生类析构函数和基类析构函数构成隐藏关系，这涉及到多态的知识。
派生类的拷贝构造函数，必须调用基类的拷贝构造函数，完成基类成员的拷贝初始化。
派生类的operator=必须要调用基类的operator=，完成基类的复制。需要注意的是，派生类的operator=和基类的operator=构成隐藏关系，所以显式调用基类的operator=时需要指定基类作用域。

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