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【C++】继承（下）

article 2025/2/5 4:10:37

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解C++的继承（下），如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️

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子类私有和保护成员，就像父母的朋友不是你的朋友一样
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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。父类静态成员属于当前类，也属于当前类的所有派生类，因此无论派生出多少个子类，都只有一个static成员实例

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如果我们想知道A及其派生类实例化了多少对象，就可以定义一个static变量

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7.复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

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多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承
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多继承的定义如上图的Assistant，只需要在原本继承的基础上加逗号和其它基类即可

菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况。比如助教，对老师来说，他是个学生；对学生来说，他是个老师。因此他有学生和老师两个身份，就继承了学生类和老师类
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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（后面介绍）的问题。
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数据冗余：在Assistant的对象中Person成员会有两份。
二义性：Student和Teacher类都有_name，无法明确知道访问的是哪一个

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虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和 Teacher的继承Person时使用虚拟继承（在继承公共的基类时用虚拟继承），即只保存1份Person的成员，就不会造成数据冗余，二义性也就解决了。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方去使用。

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在上面这种菱形继承中，虚拟继承用在菱形的腰部B和C，那下图的用在哪呢？也是B和C，virtual放在有公共基类(A)的类中
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虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理：
为了研究虚拟继承原理，我们给出了一个简化的菱形继承继承体系，再借助内存窗口观察对象成员的模型。

下面是不加虚拟继承的菱形继承
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我们可以从内存窗口看出，D里面包含2份A的成员，会导致数据冗余和二义性。因为类D先继承B，再继承C，因此D类的对象d中，先出现类B的成员，再是类C的成员，最后是类D的成员。
同理，如果类D先继承C，再继承B，那么D类的对象d中，先出现类C的成员，再是类B的成员，最后是类D的成员。

下面我们加上虚拟继承
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我们可以从内存窗口看出，D里面只包含1份A的成员，不会导致数据冗余和二义性。而且这时的B和C类的成员中都不包含本来有的A类成员，并且都存储了一个地址（0x00677bdc和0x00677be4，机器是小端存储），我们来看看这2个地址指向的内容

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原来地址指向的空间（叫虚基表）里存放的是与A的成员的偏移量（还有其它的内容，这里不做介绍）

为什么要存偏移量？在切片的时候有用。将d赋值给类B的对象bb，就要把D类中B类那部分切来赋值过去，可是这里的B类的成员不包括A类的成员，因此B类保存的地址就能找到与A类的成员的偏移量，就能找到A类的成员，才能最终将B类的成员赋值给bb

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多继承本身没有问题，但有多继承就可能导致菱形继承

总结：实践中可以设计多继承，但切记不要设计菱形继承，因为太复杂，容易出现各种问题

问：下面哪个选项是正确的？
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A：p1 == p2 == p3
B：p1 < p2 < p3
C：p1 == p3 != p2
D：p1 != p2 != p3

答案：C
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问：下面哪个选项是正确的？
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A：p1 == p2 == p3
B：p1 < p2 < p3
C：p2 == p3 != p1
D：p1 != p2 != p3

答案：C
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问：下面程序的结果是什么？
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类D的对象定义时先走初始化列表，再走函数体，所以”class D”一定在最后。先声明的先走初始化列表，D类中先声明的是B类，B继承A，所以A比B更先声明，再声明C，最后D。因此A->B->C->D

8.继承的总结和反思

1、很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。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。
2、多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的语言都没有多继承，如Java。
3、继承和组合
组合是什么？将一个类（如A）作为成员变量放在另一个类中（如B）
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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。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。

适合is-a的关系，如人和学生，就用is-a。适合has-a的关系，如汽车和轮胎，就用has-a。is-a和has-a都可以，如链表和栈，就用has-a。即优先使用对象组合，而非类继承

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，基类的内部细节对子类可见。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。

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。