继承(下) (Inheritance)

目录1.继承与友元2.继承与静态成员3.多继承及其菱形继承问题3.1 继承模型3.2虚继承3.3 IO库里面的菱形虚拟继承3.4一些细节以及问题多继承中指针偏移问题1.下面说法正确的是( )2.下面说法正确的是( )4.继承和组合4.1继承和组合继继承(上)我们继续对继承进行学习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 。#includeiostream using namespace std; class Person { public: friend void Display(const Person p, const Student s); protected: string _name; // 姓名 }; class Student : public Person { protected: int _stuNum; // 学号 }; void Display(const Person p, const Student s) { cout p._name endl; cout s._stuNum endl; } int main() { Person p; Student s; Display(p, s); return 0; }如果这样写会发现编不过其中报错其实是因为friend函数里面有子类的但是把子类放到父类前面又不对这样就不会是继承因此需要给前置声明才行。//前置声明 class Student;还有报错因为Display是Person的友元而Display里又要访问Student的学号(_stuNum)即便Student继承Person。从这也能看出友元关系不能被继承。解决办法把Display也变成Student的友元最终代码#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeiostream using namespace std; //前置声明 class Student; class Person { public: //友元关系不能被继承 friend void Display(const Person p, const Student s); protected: string _name; // 姓名 }; class Student : public Person { friend void Display(const Person p, const Student s); protected: int _stuNum; // 学号 }; void Display(const Person p, const Student s) { cout p._name endl; cout s._stuNum endl; } int main() { Person p; Student s; Display(p, s); return 0; }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。正常继承是父类有个_name子类有个_name但是两个_name不是一个_name。而静态成员不同它是同一个传家宝。#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeiostream using namespace std; class Person { public: string _name; static int _count; }; int Person::_count 0; class Student : public Person { protected: int _stuNum; }; int main() { Person p; Student s; // 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父派生类对象各有一份 cout p._name endl; cout s._name endl; // 这里的运行结果可以看到静态成员_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 cout p._count endl; cout s._count endl; // 公有的情况下父派生类指定类域都可以访问静态成员 cout Person::_count endl; cout Student::_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父派生类对象各有一份这里的运行结果可以看到静态成员_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的情况下派生类和基类指定类域都可以访问静态成员3.多继承及其菱形继承问题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。下图左边单继承右边多继承菱形继承菱形继承是多继承的一种特殊情况。菱形继承的问题从下面的对象成员模型构造可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题在Assistant的对象中Person成员会有两份。支持多继承就一定会有菱形继承像Java就直接不支持多继承规避掉了这里的问题所以实践中我们也是不建议 设计出菱形继承这样的模型的。#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeiostream using namespace std; class Person { public: string _name; // 姓名 }; class Student : public Person { protected: int _num; //学号 }; class Teacher : public Person { protected: int _id; // 职工编号 }; class Assistant : public Student, public Teacher { protected: string _majorCourse; // 主修课程 }; int main() { Assistant a; a._name peter; return 0; }Student和Teacher各自包含一份Person的子对象。Assistant会包含两份Person的子对象一份来自Student一份来自Teacher。当你写a._name时编译器不知道你要访问哪一份来自Student的还是来自Teacher的因此报错二义性。其中一个解决方案显示指定访问哪个基类的成员可以解决二义性问题但是数据冗余问题无法解决(会造成浪费)。a.Student::_name xxx; a.Teacher::_name yyy;完整代码#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeiostream using namespace std; class Person { public: string _name; // 姓名 }; class Student : public Person { protected: int _num; //学号 }; class Teacher : public Person { protected: int _id; // 职工编号 }; class Assistant : public Student, public Teacher { protected: string _majorCourse; // 主修课程 }; int main() { Assistant a; a.Student::_name xxx; a.Teacher::_name yyy; return 0; }库里面设计一个既想有ostream又有istream的特征由此设计了iostream。这就是经典的菱形继承。但是其实C引入了一个虚继承来解决二义性等问题。3.2虚继承很多人说C语法复杂其实多继承就是一个体现。有了多继承就存在菱形继承有了菱形继承就有菱形虚拟继承底层实现就很复杂性能也会有一些损失所以最好不要设计出菱形继承。多继承可以认为是C的缺陷之一后来的一些编程语言都没有多继承如Java。#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeiostream using namespace std; class Person { public: string _name; // 姓名 }; class Student : virtual public Person { protected: int _num; //学号 }; 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 }; int main() { Assistant a; a._name peter; a.Student::_name xxx; a.Teacher::_name yyy; return 0; }Student和Teacher对Person采用虚继承意味着它们共享同一个Person子对象。Assistant中只有一份Person子对象。因此a._name直接访问这一份没有歧义。同时a.Student::_name和a.Teacher::_name也是访问同一份数据所以后两句会覆盖前一句的值但不会报错。如果上面只加一个虚继承这样是不行的。3.3 IO库里面的菱形虚拟继承templateclass CharT, class Traits std::char_traitsCharT class basic_ostream : virtual public std::basic_iosCharT, Traits {}; templateclass CharT, class Traits std::char_traitsCharT class basic_istream : virtual public std::basic_iosCharT, Traits {};3.4一些细节以及问题谁会产生数据冗余和二义性就在继承他的地方A有数据冗余和二义性所以在B、C加哪个类(公共基类)产生了数据冗余和二义性继承时用虚继承多继承中指针偏移问题1.下面说法正确的是( )Ap1 p2 p3 Bp1 p2 p3Cp1 p3 ! p2 Dp1 ! p2 ! p3class 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; }答案Cp1和p3的值相等都指向Derive对象的起始地址因为Base1是第一个基类。p2的值与p1、p3不同Base2子对象位于Derive对象中的偏移位置。p1 p3为truep2 ! p1为true。任何基类指针都可以安全地指向派生类对象但地址可能不同。2.下面说法正确的是( )Ap1 p2 p3 Bp1 p2 p3 Ep1 ! p2 p3Cp1 p3 ! p2 Dp1 ! p2 ! p3答案EBase2* p2 d;指向d的起始地址。Derive* p3 d;也指向d的起始地址。Base1* p1 d;指向Base1子对象的地址即起始地址偏移sizeof(Base2)字节。所以p2 p3为真而p1与它们不同。4.继承和组合4.1继承和组合1.public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。2.组合是一种has-a的关系。假设B组合了A每个B对象中都有一个A对象。3.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)。术语“白箱”是相对可视性而言在继承方式中基类的内部细节对派生类可见。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。4.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。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse) 因为对象的内部细节是不可见的。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。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。5.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。不过也不太那么绝对类之间的关系就适合继承(is-a)那就用继承另外要实现多态也必须要继承。类之间的关系既适合用继承(is-a)也适合组合(has-a)就用组合。黑盒测试 不需要了解底层实现,从功能角度测试白盒测试-难 了解底层实现,从代码运行逻辑角度测试高内聚低耦合我们继承的学习就到此结束期待我们下次再见