1.继承与友元
基类的友元关系不能被子类继承,也就是说基类友元不能访问子类私有和保护成员
在C++的继承中,友元函数并不具有继承的特性。当一个类继承另一个类时,它只会继承基类的成员函数和数据成员,而不会继承基类中声明的友元函数。
例如:
class Student;//声明
//基类
class Person
{
public:
friend void Display(const Person& p, const Student& s);//友元函数
protected:
string _name; // 姓名
};
//子类
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum; // 学号
};
void Display(const Person& p, const Student& s)
{
cout << p._name << endl;//可以访问基类的成员
cout << s._stuNum << endl;//不可以访问子类的成员
}
int main()
{
Person p;
Student s;
Display(p, s);
return 0;
}
结果如下:
因此,友元函数不能被继承。每个类都需要单独定义其自己的友元函数。
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。无论派生出多少个子类,都只有一个static成员实例。
静态成员是属于类而不是对象的成员。它们与类相关联,而不是与类的每个对象相关联。静态成员可以是静态变量和静态函数。
例如:
class Person
{
public:
Person() { ++_count; } //默认构造,每次创建对象自动调用
protected:
string _name; // 姓名
public:
static int _count; // 静态成员变量_count,统计人的个数
};
int Person::_count = 0;//初始化静态成员变量
class Student : public Person
{
protected:
int _stuNum; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected:
string _seminarCourse; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
Student s1;
Student s2;
Student s3;
Graduate s4;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
Student::_count = 0;
cout << " 人数 :" << Person::_count << endl;
}
结果如下:
可以看出类的静态成员与普通成员不同,它独立于各个对象,存放在静态存储区,即使基类有多个子类,静态成员也不会被拷贝多次,是它们公共使用的。
上图中,Student类只有一个直接父类Person,PostGraduate类也只有一个直接父类Student
上图中,Assistant类有两个直接父类Student类和Teacher类
菱形继承是指在C++中使用多重继承时,出现了多个派生类继承同一个基类,而最终有一个类同时继承了这些派生类,形成了一个菱形的继承结构。
例如:
//菱形继承
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
};
如下图所示:
Assistant类有两个直接父类Student类和Teacher类,而这两个类又都继承自Person类
当然不是所有的菱形继承都是一个标准的菱形结构,也可能是别的更复杂的结构,只要出现了多个派生类继承同一个基类,而最终有一个类同时继承了这些派生类,就形成了一个菱形的继承结构。
菱形继承带来的问题
菱形继承可以带来一些问题,主要是关于数据冗余和二义性。
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";
}
为了解决这些问题,C++提供了虚继承的机制。通过在中间派生类Student和Teacher的继承声明中加上关键字virtual,可以实现虚继承。虚继承可以解决菱形继承带来的二义性问题,确保在最终派生类Assistant中只有一份数据成员和函数。需要注意的是,虚拟继承不要在其他地方去使用。
例如:
class Person
{
public:
string _name; // 姓名
};
//虚拟继承
class Student : virtual public Person
{
protected:
int _num; //学号
};
//虚拟继承
class Teacher : virtual public Person
{
protected:
int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
Assistant a;
a._name = "peter";
}
我们看到这时再通过对象a去访问_name成员不会出现二义性,并且当给_name赋值时,发现在监视中所继承的_name都改变,这说明Assistant类中只有一份数据成员和函数,不会出现数据冗余
关于菱形虚拟继承的原理解释涉及到虚拟基类表与偏移量,大家有兴趣可以查看资料,这里就不过多介绍。
有了多继承,就存在菱形继承,有了菱形继承就有菱形虚拟继承,底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承,一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。
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。
例如:
class Person
{
public:
string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
int _num; //学号
};
Student s;
上述代码中,Student对象s是一个Person类的对象;放在现实生活中就是学生是一个人
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。
class A {
//...
};
class B {
A a;
//...
};
实际尽量多去用组合。组合的耦合度低,代码维护性好。不过继承也有用武之地的,有些关系就适合继承那就用继承,另外要实现多态,也必须要继承。类之间的关系可以用继承,可以用组合,就用组合。
在C++中,继承支持单继承与多继承,对于多继承中又包含菱形继承,如果实现了菱形继承就必须实现虚拟继承来解决数据冗余与二义性的问题,所以在实践中我们要尽量减少使用菱形继承,此外对于继承与组合的区别也需要好好掌握一下,以上就是今天所有的内容啦