C++语法之继承

继承

继承，可以让子类拥有父类的所有成员（变量\函数）

默认私有继承

例如下面的代码中，类Cat继承类Animal

class Animal{
public:
    int age;
    void eat(){
        cout<< "Animal::eat()"<<endl;
    }
};


class Cat : Animal{
public:
    int height;
    void run(){
       cout<< "Cat::run()"<<endl;
    }
};

如下调用的时候，发现设置父类的成员变量，访问父类的函数，会报错。

int main(){
   
    Cat cat;
    cat.age =3; //编译报错
    cat.height = 4;
    cat.run();
    cat.eat(); //编译报错
   
    return 0;
}

修改为`public`继承

那是因为C++中默认是私有继承。如果子类想访问父类的函数等，需要public继承，改成如下就可以了。

class Cat : public Animal{
public:
    int height;
    void run(){
       cout<< "Cat::run()"<<endl;
    }
};

c++中没有类似Java中的java.lang.Object 或者ObjectC中的NSObject的基类

对象的内存布局

父类的成员变量在前，子类的成员变量在后

上面的代码反汇编

  0x100001160 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100001161 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100001164 <+4>:  subq   $0x10, %rsp
    0x100001168 <+8>:  movl   $0x0, -0x4(%rbp)
    0x10000116f <+15>: movl   $0x3, -0x10(%rbp) //cat.age =3
    0x100001176 <+22>: movl   $0x4, -0xc(%rbp)//cat.height =4
->  0x10000117d <+29>: leaq   -0x10(%rbp), %rdi
    0x100001181 <+33>: callq  0x1000011a0               ; Cat::run at Main.cpp:42
    0x100001186 <+38>: leaq   -0x10(%rbp), %rdi
    0x10000118a <+42>: callq  0x1000011e0               ; Animal::eat at Main.cpp:33
    0x10000118f <+47>: xorl   %eax, %eax
    0x100001191 <+49>: addq   $0x10, %rsp
    0x100001195 <+53>: popq   %rbp
    0x100001196 <+54>: retq

从上面的汇编可以看到age在height的地址前面，而且是连续的内存。

多继承

C++允许一个类可以有多个父类（不建议使用，会增加程序设计复杂度）

如下所示：GoodStudent同时继承Person和Student

class Person{
public:
    int age;
    void run(){
        cout << "Person::run()" << endl;
    }
};

class Student{
public:
    int height;
    void play(){
        cout << "Student::play()" << endl;
    }
};

class GoodStudent:public Person,public Student{
public:
    int score;
    void study(){
        cout << "GoodStudent::study()" << endl;
    }
};

int main(){
    GoodStudent stu;
    stu.age = 1;
    stu.height = 2;
    stu.score = 3;
   

    return 0;
}

对应汇编如下，可知是把父类的成员变量放在了子类中，并且内存是连续的

    0x100000f90 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100000f91 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100000f94 <+4>:  xorl   %eax, %eax
    0x100000f96 <+6>:  movl   $0x0, -0x4(%rbp)
    0x100000f9d <+13>: movl   $0x1, -0x10(%rbp)
    0x100000fa4 <+20>: movl   $0x2, -0xc(%rbp)
->  0x100000fab <+27>: movl   $0x3, -0x8(%rbp)

多个父类同样的函数

class Person{
public:
    int age;
    void run(){
        cout << "Person::run()" << endl;
    }
};

class Student{
public:
    int height;
    void play(){
        cout << "Student::play()" << endl;
    }
    void run(){
        cout << "Student::run()" << endl;
       }
};

子类调用的时候需要区分命名空间

1 2	stu.Person::run(); //调用Person的run() stu.Student::run();//调用Student的run()

菱形继承

如果存在类A，同时类B和类C都继承A，有类D继承B和C。则称为菱形继承
一般在开发中，不会使用菱形继承。
- 最底下子类从基类继承的成员变量冗余、重复
- 最底下子类无法访问基类的成员，有二义性

例如如下的代码中，就是菱形继承的例子

class Person{
public:
    int age;
};

class Student:public Person{
public:
    int height;
   
};

class Work:public Person{
public:
    int salary;
};

class GoodStudent:public Student,public Work{
public:
    int score;
   
};

在X86架构下，一个GoodStudent对象占用内存20字节，是因为，Student和Work都从Person继承了age，那么GoodStudent中就有2个age了。同时加上score,height, salary就是5个成员变量。

1 2	GoodStudent stu; cout<< sizeof(stu) <<endl; //输出20

虚继承

为了解决菱形继承的问题，我们可以使用虚继承。

如下代码 Person类被称为虚基类

class Person{
public:
    int age;
};

class Student:virtual public Person{
public:
    int height;
   
};

class Work:virtual public Person{
public:
    int salary;
};

class GoodStudent:public Student,public Work{
public:
    int score;
   
};

这样一个GoodStudent对象里面只有一个age成员变量。当然这样做增加了虚函数表。这里不做展开。

成员访问权限

成员访问权限、继承方式有3种
- public：公共的，任何地方都可以访问（struct默认）
- protected：子类内部、当前类内部可以访问
- private：私有的，只有当前类内部可以访问（class默认）
  - 子类内部访问父类成员的权限，是以下2项中权限最小的那个
- 成员本身的访问权限
- 上一级父类的继承方式
  - 开发中用的最多的继承方式是public，这样能保留父类原来的成员访问权限
  - 访问权限不影响对象的内存布局

初始化列表

一种便捷的初始化成员变量的方式
只能用在构造函数中
初始化顺序只跟成员变量的声明顺序有关

下面两种写法是等价的

class Person{
    int m_age;
    Person(int age){
        this->m_age = age;
    }
};

class Person{
    int m_age;
    Person(int age): m_age(age){
    }
};

初始化列表与默认参数配合使用

例如下面的代码

class Person{
public:
    int m_age;
    int m_height;
    Person(int age = 0, int height =0):m_age(age),m_height(height){
       
    }
};

使用的时候如下三种都可以

1
2
3

Person person1;
Person person2(18);
Person person3(18,188);

继承