C++ 继承：面向对象编程的核心概念（二）

文章目录

5. 继承与友元
6. 继承与静态成员
7. 多继承及其菱形继承问题
- 7.1 不同的继承方式
- 7.2 虚继承
8. 继承和组合
9. 总结

书接上回:C++ 继承：面向对象编程的核心概念（一）

5. 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的私有和保护成员。

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)
{// 可以访问基类中_name，但是不能访问派生类中的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;
}

6. 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。

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;
}

7. 多继承及其菱形继承问题

7.1 不同的继承方式

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，派生类成员再放到最后面。
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，所以实践中我们也是不建议设计出菱形继承这样的模型的。

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()
{// 编译报错：error C2385: 对“_name”的访问不明确Assistant a;a._name = "peter";// 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";return 0;
}

7.2 虚继承

如果非要使用菱形继承，也可以通过以下的方法解决：

方法1：虚拟继承。

class Person
{
public :string _name; // 姓名/*int _tel;*int _age;string _gender;string _address;*/// ...
};// 使⽤虚继承Person类
class Student : virtual public Person
{
protected :int _num; //学号
};// 使⽤虚继承Person类
class Teacher : virtual public Person
{
protected :int _id; // 职⼯编号
};// 教授助理
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :string _majorCourse; // 主修课程
};int main()
{// 使⽤虚继承，可以解决数据冗余和⼆义性Assistant a;a._name = "peter";return 0;
}

说到底，只要多继承存在，菱形继承就不可避免，算是C++的设计缺陷之一。只能尽量避免使用菱形继承。

8. 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。类B继承类A。
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。类B中定义了类A的对象。
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。
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。

// Tire(轮胎)和Car(⻋)更符合has-a的关系。所以 Car 里面直接定义 Tire 对象
class Tire {
protected:string _brand = "Michelin"; // 品牌size_t _size = 17; // 尺⼨
};class Car {
protected:string _colour = "⽩⾊"; // 颜⾊string _num = "陕ABIT00"; // ⻋牌号Tire _t1; // 轮胎Tire _t2; // 轮胎Tire _t3; // 轮胎Tire _t4; // 轮胎
};class BMW : public Car {
public:void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};// Car和BMW/Benz更符合is-a的关系。所以 Benz和BMW 继承Car
// is-a。继承
class Benz : public Car {
public:void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};template<class T>
class vector
{};// stack和vector的关系，既符合is-a，也符合has-a
template<class T>
class stack : public vector<T>
{};template<class T>
class stack
{
public :vector<T> _v; // has-a。组合
};int main()
{return 0;
}