繼承是什么、為什么會出現(xiàn)繼承

1、什么樣的場景會使用繼承

xxxx我們在寫代碼的時候可能會出現(xiàn)這樣的情況，就是，我們在定義各種類的時候，可能不同的類中會出現(xiàn)大量完全相同的重復(fù)成員，這樣就造成了一定的代碼冗余。舉一個例子

無論是Student還是Teacher，他們作為人，姓名年齡都是他們的基本信息，如果每一個類都重復(fù)這些成員變量，這就導(dǎo)致了代碼的冗余。當(dāng)不同的類有相同的基本屬性，也就意味著有相同的成員。為此，就設(shè)計出了繼承來解決這個問題

2、什么是繼承

xxxx繼承（Inheritance）可以理解為一個類從另一個類獲取成員變量和成員函數(shù)的過程。這是一種很重要的代碼復(fù)用手段，繼承能夠使類在原有特性上進行擴展。繼承是類在設(shè)計層次上的一種復(fù)用。

3、繼承的語法

我先直接給出一個樣例：

這就是基本的語法，還是比較容易記住的。

繼承方式

xxxx繼承方式限定了基類成員在派生類中的訪問權(quán)限，包括 public（公有的）、private（私有的）和 protected（受保護的）。
xxxx繼承方式也可以不寫，使用默認(rèn)的。class類默認(rèn)的繼承方式是private，struct類默認(rèn)繼承方式是public。

1、訪問修飾限定符的作用

xxxx一直沒有整理過訪問限定修飾符作用，現(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)完了它的作用，借此機會將其整理一下，讓大家能夠深刻理解。

（1）修飾類中成員

public（公開）：能夠使成員在類內(nèi)類外都可以被直接訪問
protected（保護）：能夠使成員只能在類內(nèi)被訪問，而不能在類外被直接訪問
private（私有）：能夠使成員只能在類內(nèi)被訪問，而不能在類外被直接訪問

只有public才能在類外被直接訪問，但是，三種都可以在類內(nèi)被直接訪問

（2）修飾繼承方式

（1）我們發(fā)現(xiàn)，繼承之后成員的訪問權(quán)限 = min{父類成員訪問權(quán)限，繼承方式}
（2）不可見：在用子類訪問時，在子類內(nèi)、外都不可以訪問到。但是可以通過父類訪問。舉例

（3）這就體現(xiàn)出了protected的作用，單純考慮類中的作用，protected和private并沒有什么大的區(qū)別，但是在繼承這里，private會使子類對成員不可見，但是protected只會讓類外不可直接訪問，子類中還是可以直接訪問
（4）在實際應(yīng)用中，幾乎不會見到把父類的成員設(shè)置為private的現(xiàn)象。

基類/派生類對象賦值兼容問題（切割問題）

1、基類/派生類對象賦值兼容的基本概念

我們先看一個現(xiàn)象

xxxx我們在這里發(fā)現(xiàn)，子類可以賦值給父類，但是父類不可以賦值給子類。這里就要介紹一個概念，就是**基類/派生類對象賦值兼容（切割）**下面節(jié)省，都叫切割
xxxx什么是“切割”？我們來看個圖

2、其他類型的切割

xxxx剛剛我們講到的是對象賦值給對象，我們只能將子類對象內(nèi)容賦值給父類對象。
xxxx但是除了這種“對象<>對象之間的”我們還有別的方法

指針賦值

同上述類似，傳遞指針時，也只能將子類的地址傳給父類的指針，此時該指針解引用只能訪問到父類所含有的內(nèi)容。

引用賦值

由于引用的底層就是指針，所以指針能夠完成的，引用一般也可以。所以子類給父類引用賦值也是可以的，相當(dāng)于給子類對象中繼承的父類部分起了別名。此時父類的引用只能訪問父類的成員。

繼承中的作用域

xxxx我們都知道，在同一個作用域中，不可以定義相同的變量和函數(shù)（函數(shù)重載除外！！），但是在不同的域里確實可以存在的。那么在繼承中，子類能否定義一個與父類相同的成員？
xxxx其實還是比較簡單的，因為不同的類是屬于不同的作用域，因此是可以定義重名成員的。例如：

xxxx雖然可以定義，但是使用的時候，我們是使用的哪一個呢？我們可以驗證一下：

我們發(fā)現(xiàn)，A類的對象使用了A類自己的對象（這一點是很正常的）
B類的對象使用了子類的，并沒有使用父類的。其實，這一點也很好解釋，那就是，作用域一直是保證就近原則，在B類中有自己的_a，那么就會首先使用自己的，而不是父類的。
xxxx如果此時我們需要在子類對象中使用父類的同名的變量，我們就需要借助域作用限定符來指定作用域，從而訪問到我們所需的哪一個變量。如圖：

xxxx成員函數(shù)也是如此，當(dāng)子類與父類具有函數(shù)名相同的函數(shù)時，還是符合就近原則。但是這里就要介紹一個概念就是隱藏/遮蔽

隱藏/遮蔽

遮蔽的概念及理解

xxxx如果派生類中的成員((包括成員變量和成員函數(shù)))和基類中的成員重名，那么就會遮蔽從基類繼承過來的成員。所謂遮蔽，就是在派生類中使用該成員（包括在定義派生類時使用，也包括通過派生類對象訪問該成員）時，實際上使用的是派生類新增的成員，而不是從基類繼承來的。舉個例子：

xxxx但是，如果我們就是想要讓子類對象使用父類中的同名對象呢？**域作用限定符指定！！**如圖：

遮蔽與函數(shù)重載

xxxx這個問題其實也是許多學(xué)習(xí)者困惑的地方，我也是仔細(xì)看了C語言中文網(wǎng)的詳細(xì)解釋才發(fā)現(xiàn)了這個問題！
xxxx函數(shù)重載是指在同一個作用域中，函數(shù)名相同，參數(shù)列表不同的函數(shù)之間形成函數(shù)重載
xxxx但是在遮蔽中，我在上面闡述概念的時候，1、沒有拋開子類和父類（因此不屬于同一個作用域）2、并沒有提及參數(shù)的問題，只有函數(shù)名相同，并沒有對參數(shù)提任何要求~


xxxx這就是繼承中作用域的講解！

派生類的默認(rèn)成員函數(shù)

1、構(gòu)造函數(shù)

xxxx我們先來看一個現(xiàn)象

xxxx我們發(fā)現(xiàn)，在子類中無法初始化父類的成員變量，爆出“XXX不是基或成員”、
xxxx但是我們再看一個場景

xxxx我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們創(chuàng)建一個子類對象的時候，在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的初始化列表時候，編譯器會先自動調(diào)用父類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)再去初始化子類的剩余新增內(nèi)容有個大前提，就是父類必須要默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，這樣編譯器才會自動調(diào)用。其實這就表明，在子類中將父類的內(nèi)容看做一個整體，要去初始化父類的內(nèi)容，就要直接去調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)整體初始化。就好像我們在子類中聲明了一個Person這個自定義類型的成員變量一樣。（構(gòu)造函數(shù)對于自定義類型會自動調(diào)用它的構(gòu)造函數(shù)初始化）

xxxx但是，如果父類沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，就需要我們顯示調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，方法如下：

2、拷貝構(gòu)造

xxxx其實拷貝構(gòu)造跟構(gòu)造函數(shù)是幾乎一樣的。如果有默認(rèn)的拷貝構(gòu)造，那子類中的拷貝構(gòu)造會直接調(diào)用默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)，如果沒有，就需要我們?nèi)ワ@示調(diào)用。

xxxx但是細(xì)心的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)為啥我們?nèi)タ截悩?gòu)造Person，你給它傳了一個Student的對象？？
xxxx記不記得剛剛提到的“切割”，父類對象是可以接受子類對象的賦值的，在這里就有這樣非常好的應(yīng)用！！

3、operator=( )

xxxx賦值重載與上面類似，也需要在子類賦值重載中調(diào)用父類的賦值重載。如圖：
注：我們?nèi)ヅ苓@個賦值重載的代碼一定會有一個bug，其實也不是很難找出，但是我認(rèn)為不少人還是會小掉進這個溝里，才能再爬出來

還記不記得剛剛講的“遮蔽”問題，子類，父類都有operator=這個函數(shù)，所以就產(chǎn)生了“遮蔽”，這就導(dǎo)致了，我們會調(diào)用子類的operator=，就會一直重復(fù)無限調(diào)用子類的operator=，發(fā)生StackOverFlow（棧溢出）。
xxxx想要解決這個問題就要指明作用域

4、析構(gòu)函數(shù)

xxxx我們按照之前的觀點，我們要析構(gòu)，就要顯示調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)，加入我們先這樣進行操作，看看會發(fā)生什么。。。


我們發(fā)現(xiàn)，他報錯了，原因是，在編譯器處理下，所有析構(gòu)函數(shù)都會被處理成一個變量名：destroy（）。所以又會出現(xiàn)“遮蔽”的問題，所以我們就要指定作用域了！！

xxxx更改后：

xxxx但是，我們又發(fā)現(xiàn)了一個問題，就是為啥會先后調(diào)用兩次父類的析構(gòu)？那我們再試一下，如果我們不去顯示調(diào)用父類析構(gòu)會發(fā)生什么。。。

xxxx我們發(fā)現(xiàn)，這樣感覺就好多了，正常了，子類和父類都只調(diào)用了一次析構(gòu)函數(shù)。而且是先析構(gòu)子類，再析構(gòu)父類，這與我們剛剛講解的構(gòu)造函數(shù)完全一致，因為在構(gòu)造函數(shù)中，編譯器就會在初始化列表階段自動調(diào)用（先顯示調(diào)用）父類的構(gòu)造，再去構(gòu)造子類剩下的內(nèi)容。由于棧的FILO特性，先構(gòu)造的后析構(gòu)，這里是完全吻合的。
xxxx因此，我們又得出結(jié)論對于析構(gòu)函數(shù)，我們不需要顯示調(diào)用父類析構(gòu)函數(shù)，會在子類析構(gòu)函數(shù)結(jié)束時自動調(diào)用父類的析構(gòu)函數(shù)！！

多繼承

單繼承與多繼承的概念

單繼承：一個子類只有一個直接父類

多繼承：一個子類有兩個或兩個以上的直接父類

菱形繼承

xxxx菱形繼承不好解釋，直接看圖就可以看明白

菱形繼承的坑

菱形繼承有兩個很明顯的問題：1、數(shù)據(jù)冗余。2、二義性

1、數(shù)據(jù)冗余

xxxxD類繼承了B和C，但是B和C都繼承了A，所以相當(dāng)于D類中有兩份A的數(shù)據(jù)，這兩份數(shù)據(jù)都要儲存在D類中，就會導(dǎo)致不必要的空間浪費。

2、二義性

xxxx當(dāng)我們?nèi)ソoA類中_a賦值的時候，編譯器不知道是給B類繼承的A的_a賦值還是C類中的，就會產(chǎn)生歧義。

但是這個問題我們可以通過域作用限定符來限定作用域。例如：

虛繼承

xxxx其實二義性還不是一個大問題，至少我們還有方法去解決，但是這個數(shù)據(jù)冗余的問題就是底層方面的了，我們是無法解決的。所以就出現(xiàn)了虛繼承來解決這個問題。
xxxx在B和C類中添加virtual關(guān)鍵字來實現(xiàn)虛繼承就可以解決這個問題。

終極問題：C++如何通過虛繼承解決數(shù)據(jù)冗余以及二義性

xxxx到底編譯器底層是怎樣實現(xiàn)用virtual解決數(shù)據(jù)冗余的呢？（數(shù)據(jù)冗余與二義性其實是一回事，當(dāng)數(shù)據(jù)冗余解決了，二義性自然也就解決了！！）
沒加virtual時

我們很容易看到，B類與C類是完全獨立的，所以是有兩份A類（B與C的前后順序與繼承順序有關(guān)）

加virtual時

xxxx我們把這個奇怪的數(shù)字作為地址查詢，得到以下結(jié)果

對比&D的到的圖，我們發(fā)現(xiàn)20和12是有一定意義的！！
20是就是B類相對于公共出來的A類的偏移量（4字節(jié)5個位置）
而12同樣也是C類相對于公共出來A類的偏移量（4字節(jié)3個位置）

xxxx總之，當(dāng)使用虛繼承后，就會把冗余重復(fù)的類“提取出來”，多帶帶放在一起，這樣就只有一個A類了，就不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余，也就不會有二義性了！！！

總結(jié)

繼承作為面向?qū)ο笳Z言的三大特性之一還是非常重要的。但是其實除了這個菱形繼承和虛繼承比較難搞之外，繼承還是比較還理解的，然后重點是把語法和規(guī)律稍微記一下，還是比較容易上手的。其實一般情況我覺得也很少會出現(xiàn)菱形繼承的情況。重難點還是接下來的“多態(tài)”，我也是一直在啃這個硬骨頭，還是比較難理解的。下面我也會總結(jié)出來“多態(tài)”的知識，希望大家保持關(guān)注！