C++学习（5）继承和派生

1.继承和派生

继承：在定义一个新的类B时，如果该类与某
个已有的类A相似(指的是B拥有A的全部特点)，那么就可以把A作为一个基类，而把B作为基类的一个派生类(也称子类)。
派生类：
通过对基类进行修改和扩充得到的，在派生类中可以扩充新的成员变量和成员函数。
派生类一经定义后，可以独立使用，不依赖于基类。
派生类拥有基类的全部成员函数和成员变
量，不论是private、 protected、 public 。
在派生类的各个成员函数中，不能访问基类中的private成员。

派生类的写法：
class 派生类名： public 基类名
{
};

class CStudent {
private:
    string sName;
    int nAge;
public:
    bool IsThreeGood() { };
    void SetName(const string & name)
    {
        sName = name;
    }
    //......
};
class CUndergraduateStudent : public CStudent {
private:
    int nDepartment;
public:
    bool IsThreeGood() { ...... }; //覆盖
    bool CanBaoYan() { .... };
}; // 派生类的写法是：类名: public 基类名

2.派生类对象的内存空间

派生类对象的体积，等于基类对象的体积，再加上派生类对象自己的成员变量的体积。在派生类对象中，包含着基类对象，而且基类对象的存储位置位于派生类对象新增的成员变量之前。

内存空间.png

3.继承关系和复合关系

类之间的两种关系
• 继承：“是”关系。
– 基类 A， B是基类A的派生类。
– 逻辑上要求：“一个B对象也是一个A对象”。
• 复合：“有”关系。
– 类C中“有” 成员变量k， k是类D的对象，则C和D是复合
关系
– 一般逻辑上要求：“D对象是C对象的固有属性或组成部
分”。

4.派生类覆盖基类成员

覆盖
派生类可以定义一个和基类成员同名的成员，这叫覆盖。在派生类中访问这类成员时，缺省的情况是访问派生类中定义的成员。要在派生类中访问由基类定义的同名成员时，要使用作用域符号::。

5.类的保护成员

• 基类的private成员：可以被下列函数访问
– 基类的成员函数
– 基类的友元函数

• 基类的public成员：可以被下列函数访问
– 基类的成员函数
– 基类的友元函数
– 派生类的成员函数
– 派生类的友元函数
– 其他的函数

• 基类的protected成员：可以被下列函数访问
– 基类的成员函数
– 基类的友元函数
– 派生类的成员函数可以访问当前对象的基类的保护成员

6.派生类的构造函数

• 在创建派生类的对象时，需要调用基类的构造函数：初始化派生类对象中从基类继承的成员。在执行一个派生类的构造函数之前，总是先执行基类的构造函数。

• 调用基类构造函数的两种方式
– 显式方式：在派生类的构造函数中，为基类的构造函数提供参数.
derived::derived(arg_derivedlist):base(arg_base-list)
– 隐式方式：在派生类的构造函数中，省略基类构造函数时，派生类的构造函数则自动调用基类的默认构造函数.

• 派生类的析构函数被执行时，执行完派生类的析构函数后，自动调用基类的析构函数。
包含成员对象的派生类的构造函数写法

class Bug {
private:
    int nLegs; int nColor;
public:
    int nType;
    Bug(int legs, int color);
    void PrintBug() { };
};
class Skill {
public:
    Skill(int n) { }
};
class FlyBug : public Bug {
    int nWings;
    Skill sk1, sk2;
public:
    FlyBug(int legs, int color, int wings);
};
FlyBug::FlyBug(int legs, int color, int wings) :
    Bug(legs, color), sk1(5), sk2(color), nWings(wings) {
}

封闭派生类对象的构造函数的执行顺序
在创建派生类的对象时:

先执行基类的构造函数，用以初始化派生类对象中从基类
继承的成员；
再执行成员对象类的构造函数，用以初始化派生类对象中
成员对象。
最后执行派生类自己的构造函数

封闭派生类对象消亡时析构函数的执行顺序
在派生类对象消亡时：

先执行派生类自己的析构函数
再依次执行各成员对象类的析构函数
最后执行基类的析构函数
析构函数的调用顺序与构造函数的调用顺序相反。

7.public继承的赋值兼容规则

1）派生类的对象可以赋值给基类对象
b = d;
2）派生类对象可以初始化基类引用
base & br = d;
3）派生类对象的地址可以赋值给基类指针
base * pb = & d;

如果派生方式是 private或protected，则上述三条不可行。

8.protected继承和private继承

• protected继承时，基类的public成员和protected成员成为派生类的protected成员。
• private继承时，基类的public成员成为派生类的private成员，基类的protected成员成
为派生类的不可访问成员。
• protected和private继承不是“是”的关系。

9.基类与派生类的指针强制转换

 公有派生的情况下,派生类对象的指针可以直接赋值给基类指针
Base * ptrBase = &objDerived;
ptrBase指向的是一个Derived类的对象；
*ptrBase可以看作一个Base类的对象，访问它的public成员直接通过ptrBase即可，但不能通过ptrBase访问objDerived对象中属于Derived类而不属于Base类的成员

 即便基类指针指向的是一个派生类的对象，也不能通过基类指针访问基类没有，而派生类中有的成员。

 通过强制指针类型转换，可以把ptrBase转换成Derived类的指针
Base * ptrBase = &objDerived;
Derived *ptrDerived = (Derived * ) ptrBase;
程序员要保证ptrBase指向的是一个Derived类的对象，否则很容易会出错。

#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
protected:
    int n;
public:
    Base(int i) :n(i) {
        cout << "Base " << n <<
            " constructed" << endl;
    }
    ~Base() {
        cout << "Base " << n <<
            " destructed" << endl;
    }
    void Print() { cout << "Base:n=" << n << endl; }
};

class Derived :public Base {
public:
    int v;
    Derived(int i) :Base(i), v(2 * i) {
        cout << "Derived constructed" << endl;
    }
    ~Derived() {
        cout << "Derived destructed" << endl;
    }
    void Func() { };
    void Print() {
        cout << "Derived:v=" << v << endl;
        cout << "Derived:n=" << n << endl;
    }
};

int main() {
    Base objBase(5);
    Derived objDerived(3);
    Base * pBase = &objDerived;
    //pBase->Func(); //err;Base类没有Func()成员函数
    //pBase->v = 5; //err; Base类没有v成员变量
    pBase->Print();
    //Derived * pDerived = & objBase; //error
    Derived * pDerived = (Derived *)(&objBase);
    pDerived->Print(); //慎用，可能出现不可预期的错误
    pDerived->v = 128; //往别人的空间里写入数据，会有问题
    objDerived.Print();
    return 0;
}
/*
输出结果：
Base 5 constructed
Base 3 constructed
Derived constructed
Base:n=3
Derived:v=1245104 //pDerived->n 位于别人的空间里
Derived:n=5
Derived:v=6
Derived:n=3
Derived destructed
Base 3 destructed
Base 5 destructed
*/

10.直接基类和间接基类

在声明派生类时，只需要列出它的直接基类
– 派生类沿着类的层次自动向上继承它的间接基类
– 派生类的成员包括
• 派生类自己定义的成员
• 直接基类中的所有成员
• 所有间接基类的全部成员