一、繼承的基本概念

本質：代碼復用+類關系建模（是多態的基礎）

class Person { /*...*/ };
class Student : public Person { /*...*/ }; // public繼承

• 派生類繼承基類成員（數據+方法），可以通過監視窗口檢驗成員復用。

二、繼承中的訪問權限控制

訪問權限變化表

基類成員訪問限定符/繼承方式	public繼承	protected繼承	private繼承
public成員	->派生類public	->派生類protected	->派生類private
protected成員	->派生類protected	->派生類protected	->派生類private
private成員	不可見（但存在）	不可見（但存在）	不可見（但存在）

關鍵規則

1. private成員：在派生類中始終不可訪問（但存在于對象中）
2. protected成員：專為繼承設計，派生類可訪問，外部不可訪問。
3. 訪問權限計算：Min（成員在基類的權限，繼承方式），權限等級：public>protected>private
4. 默認繼承方式：class默認private繼承；struct默認public繼承。
5. 實際開發：優先使用public繼承（占實際使用90%以上），慎用protected/private繼承。

三、對象賦值轉換規則

允許的操作

Student s;
Person p = s;         // 對象切片（調用拷貝構造）
Person& rp = s;       // 直接引用基類部分
Person* pp = &s;      // 直接指向基類部分

禁止的操作

// Person p;
// Student s = p;       // 錯誤！基類無法賦給派生類

關鍵注意

• 對象切片：派生類->基類賦值時，丟失派生類特有成員。
• 引用轉換原理：派生類對象包含完整的基類子對象，無臨時變量生成。

? ? ? ? 類型系統對比：

  int i = 0;const double& rd = i;  // 需要const引用（臨時變量具有常性）

四、繼承中的作用域

核心規則

1. 獨立作用域：基類和派生類擁有獨立的作用域。
2. 隱藏/重定義：派生類成員與基類同名時，隱藏基類成員，包括成員變量和函數（無論參數是否一致）。

   class Base {
   public:void func(int) {}
   };class Derived : public Base {
   public:void func() { Base::func(42); // 必須顯式指定作用域}
   };

重要細節

• 函數隱藏與重載：派生類會隱藏基類所有同名函數（即使參數不同）
• 訪問被隱藏成員：使用作用域解析符

  Base::member

• 設計建議：避免定義同名非虛函數

五、派生類默認成員函數

1. 構造函數

• 規則

1.當基類存在默認構造函數時：如果基類有隱式或顯式的無參構造函數（即默認構造函數），派生? ? ?類的構造函數初始化列表不需要顯式調用基類構造函數。編譯器會自動隱式調用基類的默認構造? ? ?函數。示例：

class Person {
public:Person() {} // 默認構造函數（可以隱式生成）
};class Student : public Person {
public:Student() {} // 隱式調用 Person::Person()
};

2.當基類沒有默認構造函數時：如果基類的構造函數需要參數，且沒有定義無參構造函數，則派生類必須在初始化列表中顯示調用基類的某個構造函數，否則會編譯報錯。示例：

class Person {
public:Person(int x) {} // 沒有默認構造函數
};class Student : public Person {
public:Student() : Person(42) {} // 必須顯式調用基類構造函數
};

• 原理：基類成員初始化順序優先于派生類成員

?2. 拷貝構造函數

• 規則：需顯式調用基類拷貝構造，完成基類部分的深拷貝

• 代碼示例：

  Student(const Student& s): Person(s)         // 切片調用基類拷貝構造, _id(s._id) {}

3. 賦值運算符重載?

• 規則：需要顯式調用基類賦值運算符，處理自賦值情況

• 代碼示例：

  Student& operator=(const Student& s) {if (this != &s) {Person::operator=(s);  // 顯式調用基類賦值_id = s._id;}return *this;
  }

4. 析構函數?

• 規則：

  • 析構順序：派生類->基類（自動調用基類析構）

  • 禁止顯式調用基類析構函數

• 代碼示例：

  ~Student() {// 自動調用Person::~Person()delete _ptr;  // 先清理派生類資源
  }

六、繼承關系與友元?

• 規則：基類友元不能訪問派生類私有成員，需要額外聲明

• 代碼示例：

  class Student;  // 前向聲明
  class Person {friend void Display(const Person&, const Student&);
  };
  class Student : public Person {friend void Display(const Person&, const Student&);
  };
  void Display(const Person& p, const Student& s) {cout << p._name << endl;    // 訪問基類保護成員cout << s._stuNum << endl;  // 訪問派生類保護成員
  }

七、靜態成員與繼承?

• 特性：

  • 基類靜態成員被所有派生類共享

  • 繼承的是訪問權而非副本

  • 靜態成員不被包含在對象中，它放在靜態存儲器。

• 代碼示例：

  class Person
  {
  public :Person () {++ _count ;}
  protected :string _name ; // 姓名
  public :static int _count; // 統計人的個數。
  };
  int Person :: _count = 0;class Student : public Person
  {
  protected :int _stuNum ; // 學號
  };class Graduate : public Student
  {
  protected :string _seminarCourse ; // 研究科目
  };void TestPerson()
  {Student s1 ;Student s2 ;Student s3 ;Graduate s4 ;cout <<" 人數 :"<< Person ::_count << endl; //輸出：人數 :4Student ::_count = 0;cout <<" 人數 :"<< Person ::_count << endl; //輸出：人數 :0
  }

八、復雜繼承模型?

• 單繼承：一個子類只有一個直接父類時稱這個繼承關系為單繼承

• 多繼承：一個子類有兩個或以上直接父類時稱這個繼承關系為多繼承

菱形繼承：多繼承的一種特殊情況

問題

數據冗余和二義性（從下面的對象成員模型構造，可以看出菱形繼承有數據冗余和二義性的問題。在Assistant的對象中Person成員會有兩份。）

class Person
{
public :string _name ; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected :int _num ; //學號
};
class Teacher : public Person
{
protected :int _id ; // 職工編號
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :string _majorCourse ; // 主修課程
};void Test ()
{// 這樣會有二義性無法明確知道訪問的是哪一個Assistant a ;    a._name = "peter";    // 需要顯示指定訪問哪個父類的成員可以解決二義性問題，但是數據冗余問題無法解決a.Student::_name = "xxx";a.Teacher::_name = "yyy";
}

解決方案

虛擬繼承（在Assistant的對象中Person成員只有一份。）

class Person
{
public :string _name ; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected :int _num ; //學號
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected :int _id ; // 職工編號
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected :string _majorCourse ; // 主修課程
};void Test ()
{Assistant a ;a._name = "peter";
}

虛擬繼承解決數據冗余和二義性的原理

講解

為了研究虛擬繼承原理，我們給出了一個簡化的菱形繼承繼承體系，再借助內存窗口觀察對象成員的模型。

class A { int _a; };
class B : public A { int _b; };
class C : public A { int _c; };
class D : public B, public C { int _d; };int main()
{D d;d.B::_a = 1;d.C::_a = 2;d._b = 3;d._c = 4;d._d = 5;return 0;
}

• 疑問2： 為什么要在B和C中存指針，而不直接存距離A的偏移量呢？

? ? ? ? ①存儲內容多樣性：

? ? ? ? ? ? - 多偏移量：菱形繼承中，虛基表除存當? ? ? ? ? ? ? ? ? ?前類到虛基類偏移量，在多重繼承、復? ? ? ? ? ? ? ? ? ?雜模板實例化等場景，還需存不同條件? ? ? ? ? ? ? ? ? ?下訪問虛基類的其他偏移量，用于正確? ? ? ? ? ? ? ? ? ?定位成員。
? ? ? ? ? ? - 輔助信息：虛基表存儲虛基類構造、析? ? ? ? ? ? ? ? ? ?構函數指針等輔助信息，確保在對象構? ? ? ? ? ? ? ? ? ?構造、析構及函數調用時正確操作。僅? ? ? ? ? ? ? ? ? ?用偏移量無法存儲這些信息，易致錯誤。

? ? ? ? ②支持復雜偏移關系：

? ? ? ? ? ? - 適應結構變化：使用虛基表指針，面對? ? ? ? ? ? ? ? ? ?復雜繼承結構變化（如 B、C 繼承路徑? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?新增虛繼承層次）時，虛基表可添加新? ? ? ? ? ? ? ? ? ?偏移量或信息，指針仍能正確指向，保? ? ? ? ? ? ? ? ? ?證虛基類成員訪問。直接用偏移量，結? ? ? ? ? ? ? ? ? ?構變化時需多處修改，維護擴展困難。

九、繼承與組合的選擇

特征	繼承	組合
關系性質	"is-a"關系	"has-a"關系
可見性	白箱復用（了解實現細節）	黑箱復用（接口隔離）
耦合度	高耦合	低耦合
多態支持	支持	不支持
代碼復用方式	垂直復用（擴展功能）	水平復用（功能組合）

使用建議：

1. 優先使用對象組合

2. 需要多態特性時使用繼承

3. 避免過度使用多繼承