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【C++进阶学习】第一讲——继承(下)---深入挖掘继承的奥秘

目录

1.隐藏

1.1隐藏的概念

1.2隐藏的两种方式

2.继承与友元

3、继承与静态成员

4.单继承和多继承

4.1单继承

4.2多继承

5.菱形继承

问题1:冗余性

问题2:二义性

6.虚拟继承

7.总结


1.隐藏

1.1隐藏的概念

在 C++ 中,继承是一种机制,使得子类可以继承父类的成员变量和成员函数。然而,当子类中出现和父类同名的成员变量或成员函数时,会发生一种特殊的现象,即隐藏。

隐藏是指:如果子类中出现了与父类同名的成员变量或成员函数,则子类中的这个成员会“隐藏”父类中的同名成员,使得父类中的同名成员在子类中不可见。

1.2隐藏的两种方式

成员变量隐藏:顾名思义是类中的成员函数被隐藏了

class Parent {
public:
    int W;
};
 
class Child : public Parent {
public:
    int W; // 此处的 W 会隐藏 Parent 中的 W
};
 
int main() {
    Child c;
    c.W = 10; // 此处修改的是 Child 中的 W,而不是 Parent 中的 W
    return 0;
}

成员函数隐藏:和成员变量隐藏一样,成员函数被隐藏

class Parent {
public:
    void func() {
        cout << "Parent::func()" << endl;
    }
};
 
class Child : public Parent {
public:
    void func() {
        cout << "Child::func()" << endl;
    }
};
 
int main() {
    Child c;
    c.func(); // 此处调用的是 Child 中的 func(),而不是 Parent 中的 func()
    return 0;
}

2.继承与友元

在C++中,友元关系不能被继承,因为友元关系是独立于类定义的,并不是类的成员。因此,如果在父类中声明了一个友元函数或友元类,子类无法继承这种关系。


 class Student;
 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;
 // 
编译报错:
error C2248: “Student::_stuNum”: 
⽆法访问
 protected 
成员
 
// 
解决⽅案:
Display
也变成
Student 
的友元即可
 
Display(p, s);
 return 0

3、继承与静态成员

在 C++ 中,类可以包含静态成员变量和静态成员函数,其中静态成员变量属于类本身,而不是类的某个对象,因此它们可以在不创建类对象的情况下被访问。

当一个类继承另一个类时,子类可以继承其父类的静态成员,并且可以在子类中重新定义这些静态成员。在这种情况下,子类和父类各自拥有自己的静态成员变量,它们之间没有任何关系。

#include<iostream>
using namespace std;
 
class Parent {
public:
	static int a;
};
 
int Parent::a = 1000;      //静态成员的定义只能在类外进行
 
class Child : public Parent {
public:
	static int a;      //类中只能声明静态成员
};
 
int Child::a = 2000;       //静态成员的定义只能在类外进行
 
int main() {
	cout << Parent::a << endl;    //输出1000
	cout << Child::a << endl;     //输出2000
	return 0;
}

此外,静态成员函数也可以继承,并且可以在子类中重新定义。在子类中重新定义父类的静态成员函数时,子类的静态成员函数会隐藏父类的静态成员函数,因此如果在子类中需要调用父类的静态成员函数,需要使用作用域运算符 :: 来显式地调用。

4.单继承和多继承

4.1单继承

单继承是指一个类只能继承自一个基类。这意味着派生类只能有一个直接的基类。

如下代码所示:

class Base {
public:
    void baseFunction() {
        cout << "Base function" << endl;
    }
};
 
class Derived : public Base {
public:
    void derivedFunction() {
        cout << "Derived function" << endl;
    }
};

4.2多继承

多继承允许一个类继承自多个基类。这意味着派生类可以有多个直接的基类。

class Base1 {
public:
    void base1Function() {
        cout << "Base1 function" << endl;
    }
};
 
class Base2 {
public:
    void base2Function() {
        cout << "Base2 function" << endl;
    }
};
 
class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
    void derivedFunction() {
        cout << "Derived function" << endl;
    }
};

5.菱形继承

 C++中的菱形继承是指在类的继承关系中,存在两个或更多个直接或间接的基类,它们之间形成了一个类似菱形的结构。这种继承结构通常出现在多层继承中,当一个派生类同时从两个不同的基类继承到了同一个基类时,就可能导致问题。

问题1:冗余性

主要体现在代码的重复。在菱形继承中,派生类会继承两个基类的所有公共和私有成员。如果这些成员在两个基类中定义了相同的实现,那么在派生类中可能会有重复的代码,这不仅增加了代码量,还可能导致维护困难,因为需要在所有相关的实现中同步更新。

问题2:二义性

二义性是指在菱形继承的情况下,派生类可能会有两个或更多的基类提供了相同的函数或数据成员,这在调用时会导致编译器无法确定调用哪个版本。例如,如果基类A和B都有一个同名的函数,而在派生类中没有明确指定调用哪一个,就会产生二义性错误。

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
};
void Test ()
{
 // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
 Assistant a ;
a._name = "peter";
// 需要显示指定访问哪个父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";
}

6.虚拟继承

下面我们来讲解一种解决上面问题的方法——虚拟继承

虚继承是一种特殊的继承方式,用于解决菱形继承中的冗余性和二义性问题

class BaseClass {
public:
    int var;
};
 
class LeftChild : public virtual BaseClass {
public:
    // ...
};
 
class RightChild : public virtual BaseClass {
public:
    // ...
};
 
class FinalChild : public LeftChild, public RightChild {
public:
    // ...
};

在上面的示例中,LeftChild 和 RightChild 都virtually继承自 BaseClass,这样在 FinalChild 继承 LeftChild 和 RightChild 时,就不会再继承 BaseClass 的两份副本,避免了冗余性问题。此时,BaseClass 的成员变量 var 在 FinalChild 中只有一份,并且不会发生二义性问题。

总之,C++ 通过虚继承解决了菱形继承中的冗余性和二义性问题,使得在使用继承时更加灵活和安全。

7.总结

以上是C++继承博主学习的全部内容,可能不全但是覆盖了继承的几乎知识点,后期主播会积极补充有关继承其他有关知识点,谢谢大家的关注和支持!

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