代码复用

面向对象编程的主要目的之一是提供可重用的代码。 -------- C++ Primer Plus

一、单继承

1、类继承的好处

• 可以在已有类的基础上添加功能；
• 可以给类添加数据；
• 可以修改类方法的行为；

2、派生类和基类

2.1、派生类特征

• 派生类对象中存储了基类的数据成员（派生类继承了基类的实现）；
• 派生类对象可以使用基类的方法（派生类继承了基类的接口）；
• 派生类需要自己的构造函数和析构函数；
• 派生类可以根据需要添加自己的方法和数据成员；
• 派生类不能直接访问基类的私有数据，而必须使用基类的公有方法才可以。派生类构造函数使用的是成员初始化列表，而其他成员函数使用的是另一种技术。

2.2、派生类的构造函数

​ 创建派生类对象时会先创建基类对象，所以在进入派生类构造函数之前需要创建基类对象，C++使用的是成员初始化列表。

2.3、派生类和基类的特殊关系

1. 派生类对象可以使用基类对象；
2. 基类指针可以在不进行显式类型转换的情况下指向派生类对象；
3. 基类引用可以在不进行显式类型转换的情况下引用派生类对象；
4. 可以将基类对象初始化为派生类对象，此时使用的是隐式复制构造函数；
5. 可以将派生类对象赋值给基类对象，此时使用的是隐式赋值运算函数；

3、多态

3.1、公有继承（is - a）

​ 公有继承是最常用的继承方式，它建立一种 is - a 的关系，即派生类对象也是基类的一个对象，可以对基类执行的任何操作也可以对派生类执行。

3.2、多态公有继承

3.2.1、为什么使用多态

​ 希望派生类和基类中同一个方法（跟函数的重载不同）的行为不同，即方法的行为应该取决于该方法的对象。

3.2.2、实现机制

1. 在派生类中重新定义基类的方法；
2. 使用虚方法
   • 在方法声明前加virtual，即可将方法声明为虚方法；
   • 虚方法的作用是：如果方法是通过引用或指针而不是对象来调用的，他将决定使用哪一种方法。如果没有virtual，程序将根据引用或指针类型选择方法；若使用virtual，则根据引用或指针指向的对象类型来选择方法。

3.2.3、注意

• 在派生类中使用基类方法的标准技术是使用作用域解析算符。
• 经常在基类中将派生类会重新定义的方法声明为虚方法，方法在基类中被声明为虚后，它在派生类中将自动成为虚方法，可以加virtual；
• 虚析构函数；

4、抽象基类（Abstract base class）

4.1、为什么要用ABC

​ 两个类之间不是 is - a 的关系，直接继承不太理想；但二者之间又有一些共同的特征，分别定义效率不高；这时，我们可以将二者的共性抽离出来形成一个共同的基类，再分别派生。

4.2、机制

• 纯虚函数（pure virtual function）：再相应的函数声明后加 =0；

4.3、说明

• 为什么说这个共同的基类是抽象的：这个基类有派生类的共性，比如一个方法，但是派生类实现这个方法的方式可能不一样，因此，基类中的该方法不应有函数体，只是提供一个接口。
• 要想成为抽象基类，必须包含纯虚函数；不能创建抽象基类的对象，但能创建引用和指针。

二、包含

1、包含（has - a）

• 本身是另一个类的成员。

1.1、初始化

• C++要求在构建对象的其他部分之前，先构建继承对象的所有成员对象。
• 初始化的是成员对象，不是继承对象，所以初始化列表中使用的是成员名，而不是类名。

2、私有继承（has - a）

• 使用私有继承，基类的公有成员和保护成员都将成为派生类的私有成员。
• 语法和公有继承类似，功能和包含类似。

2.1、初始化

• 使用初始化列表的方式来初始化继承对象，初始化列表使用的是类名。

2.2、注意

1. 包含将对象作为一个命名的成员对象添加到类中，而私有继承将对象作为一个未被命名的继承对象添加到类中。
2. 在私有继承中，未进行显式类型转换的派生类引用或指针，无法赋值给基类的引用或指针。

三、多重继承（MI）

• MI描述的是有多个直接基类的类，与单继承一样，公有MI表示的也是 is - a 关系。

1、问题

1. 从两个不同的基类继承同名的方法；
2. 从两个或更多相关基类处继承同一个类的多个实例；

2、机制

• 上述两个问题的根源是：派生类对象中有两个间接基类对象的拷贝，这不合理。
• 引入虚基类；

3、虚基类

3.1、构造函数

• C++在基类是虚时，禁止信息通过中间类自动传递给基类；编译器必须在构造派生对象之前构造基类对象组件；使用成员初始化列表来初始化。
• 必须显式的调用间接基类的构造函数，否则会自动调用默认构造函数。

3.2、成员函数

• 多重继承可能导致函数调用的二义性。
• 可采用模块化编程的思想来解决这个问题。

3.3、支配

• 使用虚基类将改变C++解析二义性的方式。使用非虚基类时，如果类从不同的类那里继承了两个或多个的同名成员时，则使用该成员名时，如果没有用类名进行限制，将导致二义性。但如果使用的的虚基类，则不一定会导致二义性。
• 如果某个名称优先于（dominates）其他所有名称，则使用它时，即使不使用限定符，也不会导致二义性。
• 支配：派生类中的名称优先于直接或间接祖先类中相同的名称；
• 虚二义性规则（支配规则）和访问规则无关。