C++的忠实粉丝-继承的热情（2）

前言

1. 继承和友元

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结束语

前言

前面我们讲了C++继承的部分知识，本节博客我们将对继承的知识进行进一步的补充。

1. 继承和友元

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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//class Student;
class Person {
public:
	friend void display(const Person& p, const Student& s);
	//Person(const string& name)
		//:_name(name){}
protected:
	string _name;
};
class Student :public Person {
public:
	//Student(const string&name ,int id)
		//:Person(name),_id(id){}
protected:
	int _id;
};
void display(const Person& p,const Student&s){
	cout << p._name<< endl;
	cout << s._id << endl;

}
int main() {
	Person p;
	Student s;
	display(p, s);
	return 0;
}

运行上面代码我们会发现报错一堆，而且有奇怪的错误，像缺少符号的错误，但是代码却没有问题，实际上类型出了问题，因为编译器在编译运行时，会进行向上查找，然而在父类的友元声明用了Student类，所以没有找到，因为是继承Person,不可能把Student类写在上面。

因此我们可以加一个前置声明。

因为友元关系不能被继承，所以在派生类里面在加一个相同的友元函数就可以运行了。

代码修改后：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student;//前置声明
class Person {
public:
	friend void display(const Person& p, const Student& s);
	//Person(const string& name)
		//:_name(name){}
protected:
	string _name;
};
class Student :public Person {
public:
	friend void display(const Person& p, const Student& s);
	//Student(const string&name ,int id)
		//:Person(name),_id(id){}
protected:
	int _id;
};
void display(const Person& p,const Student&s){
	cout << p._name<< endl;
	cout << s._id << 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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person {
public:
	string _name;
	static int count;
};
int Person::count = 1;
class Student : public  Person {
protected:
	int _id;
};
int main() {
	Person p;
	Student s;
	cout << &p._name << endl;
	cout << &s._name << endl;
	cout << "--------" << endl;
	cout << &p.count << endl;
	cout << &s.count << endl;
	cout << "--------" << endl;
	cout << s.count << endl;
	cout << p.count << endl;
	cout << "--------" << endl;
	cout << Student::count << endl;
	cout << Person:: 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

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，父派生类指定类域都可以访问静态成员

3.多继承及其菱形继承

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。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，所以实践中不建议设计出菱形继承这样的模型的。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person {
public:
	string _name;
};
class student : public Person {
protected:
	int _num;
};
class teacher : public Person {
protected:
	int _id;
};
class assistant :public student, teacher {
protected:
	string course;
};
int main() {
	assistant a;
	a._name="peter";
	return 0;
}

这段代码运行就出现问题，_name产生了二义性。

需要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

a.student::_name = "xxx";
a.teacher::_name = "yyy";

3.2 虚继承

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。

使用虚继承，可以解决数据冗余和二义性

在继承的格式中加个virtual

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person {
public:
	string _name;
};
class student : virtual public Person {
protected:
	int _num;
};
class teacher : virtual public Person {
protected:
	int _id;
};
class assistant :public student, public teacher {
protected:
	string course;
};
int main() {
	assistant a;
	a._name="peter";
	//a.student::_name = "xxx";
	//a.teacher::_name = "yyy";
	return 0;
}

故可以设计出多继承，但是不建议设计出菱形继承，因为菱形虚拟继承以后，无论是使用还是底层都会复杂很多。当然有多继承语法支持，就一定存在会设计出菱形继承，像Java是不支持多继承的，就避开了菱形继承。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person {
public:
	Person(const char*name)
		:_name(name){}

	string _name;
};
class student : virtual public Person {
public:
	student(const char* name, int num)
		:Person(name),
		_num(num)
	{}
protected:
	int _num;
};
class teacher : virtual public Person {
public:
	teacher(const char* name, int id)
		:Person(name),
		_id(id)
	{}
protected:
	int _id;
};
class assistant :public student, public teacher {
public:
	assistant(const char* name1, const char* name2, const char* name3,const char*c)
		:Person(name3)
		, student(name1, 1)
		, teacher(name2, 2)
		,course(c)

	{}
protected:
	string course;
};
int main() {
	assistant aa("张三", "李四", "王五","大物");
	cout << aa._name  << endl;
	//a._name="peter";
	//a:tudent::_name = "xxx";
	//a.teacher::_name = "yyy";
	return 0;
}

在虚拟继承链中继承首先设置的值。在调试过程中，只走了Person的构造，所以输出王五。

多继承中指针偏移问题？下面说法正确的是( C)

A：p1 == p2 == p3 B：p1 < p2 < p3 C：p1 == p3 != p2 D：p1 != p2 != p3

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
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;
}

3.3 IO库中的菱形虚拟继承

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是一个基类对象。

组合是一种has-a的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。

继承允许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。

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。

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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Tire {
protected:
	string _brand = "Michelin"; // 品牌
	size_t _size = 17; // 尺⼨
};
class car {
protected:
	string _colour = "white"; // 颜⾊
	string _num = "川ABIT00"; // ⻋牌号
	Tire _t1; // 轮胎
	Tire _t2; // 轮胎
	Tire _t3; // 轮胎
	Tire _t4; // 轮胎
};
class Benchi :public car {
public:
	void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};
// Car和BMW/Benz更符合is-a的关系
class Benz : public car {
public:
	void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};
int main() {
	Benchi b;
	b.Drive();
	return 0;
}

Tire(轮胎)和Car(车)更符合has-a的关系 ， Car和Benchi/Benz更符合is-a的关系

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template<class T>
class vector {

};

template<class T>
class stack :public vector<T> {
};

//template<class T>
//class stack {
//protected:
//	vector <T> v;
//};
int main() {
	return 0;
}

stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-a

结束语

本节内容就到此结束了，对继承的学习也就告别一段时间，关于继承更加底层的内容大家感兴趣可以去了解，下节内容我们将学习C++的下一个特性，多态！！！

最后感谢各位友友的支持！！！