C++之继承体系

什么是继承

继承是面向对象程序设计中的一个重要概念，继承允许我们依据一个类来定义另一个类，这使得创建和维护一个应用程序变得更容易。这样做，也达到了重用代码功能和提高执行时间的效果。

当创建一个类时，不需要重新编写新的数据成员和成员函数，只需指定新建的类继承了一个已有的类的成员即可。这个已有的类称为基类，新建的类称为派生类。

继承代表了 is a 关系。例如，哺乳动物是动物，狗是哺乳动物，因此，狗是动物，等等。

在继承体系中，有单继承，多继承等。以下是具体解释。

单继承

直接上一段代码来解释单继承。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基类
class Shape 
{
   public:
      void setWidth(int w)
      {
         width = w;
      }
      void setHeight(int h)
      {
         height = h;
      }
   protected:
      int width;
      int height;
};
 
// 派生类
class Rectangle: public Shape
{
   public:
      int getArea()
      { 
         return (width * height); 
      }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
 
   // 输出对象的面积
   cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl;
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
Total area: 35

多继承

多继承即一个子类可以有多个父类，它继承了多个父类的特性。

C++ 类可以从多个类继承成员，语法如下：

class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…
{
<派生类类体>
};

其中，访问修饰符继承方式是 public、protected 或 private 其中的一个，用来修饰每个基类，各个基类之间用逗号分隔，如上所示。下面直接上一段代码来演示一个实例

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基类 Shape
class Shape 
{
   public:
      void setWidth(int w)
      {
         width = w;
      }
      void setHeight(int h)
      {
         height = h;
      }
   protected:
      int width;
      int height;
};
 
// 基类 PaintCost
class PaintCost 
{
   public:
      int getCost(int area)
      {
         return area * 70;
      }
};
 
// 派生类
class Rectangle: public Shape, public PaintCost
{
   public:
      int getArea()
      { 
         return (width * height); 
      }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
   int area;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
 
   area = Rect.getArea();
   
   // 输出对象的面积
   cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl;
 
   // 输出总花费
   cout << "Total paint cost: $" << Rect.getCost(area) << endl;
 
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Total area: 35
Total paint cost: $2450

钻石继承

什么是钻石继承，看到这个你获取会懵，但是看到下面这个图你就会豁然明了。

#include <iostream>

using namespace std;
//基类

class D
{
public:
	D() { cout << "D()" << endl; }
	~D() { cout << "~D()" << endl; }
protected:
	int d;
};

class B :public D
{
public:
	B() { cout << "B()" << endl; }
	~B() { cout << "~B()" << endl; }
protected:
	int b;
};

class A :public D
{
public:
	A() { cout << "A()" << endl; }
	~A() { cout << "~A()" << endl; }
protected:
	int a;
};

class C :public B, public A
{
public:
	C() { cout << "C()" << endl; }
	~C() { cout << "~C()" << endl; }
protected:
	int c;
};

int main()
{
	cout << "Hello World!" << endl;
	C c;   //D, B, A ,C
	cout << sizeof(c) << endl;
	return 0;
}

菱形继承的缺点：数据冗余和二义性

解决方法：虚继承（虚基表的推出，虚基表中存放了现对于当前位置虚表地址以及父类地址的偏移量））

虚继承

我们用virtual关键字来标识虚继承

#include <iostream>

using namespace std;

//基类
class D
{
public:
    D(){cout<<"D()"<<endl;}
    ~D(){cout<<"~D()"<<endl;}
protected:
    int d;
};


class B:virtual public D
{
public:
    B(){cout<<"B()"<<endl;}
    ~B(){cout<<"~B()"<<endl;}
protected:
    int b;
};

class A:virtual public D
{
public:
    A(){cout<<"A()"<<endl;}
    ~A(){cout<<"~A()"<<endl;}
protected:
    int a;
};

class C:public B, public A
{
public:
    C(){cout<<"C()"<<endl;}
    ~C(){cout<<"~C()"<<endl;}
protected:
    int c;
};

int main()
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    C c;   //D, B, A ,C
    cout<<sizeof(c)<<endl;
    return 0;
}

下面一张图来总结虚继承