第七章 继承与派生
7.1 类的继承与派生
类的继承和派生的层次结构，可以说是人们对自然界中的事物进行分类、分析和认识的过程在程序设计中的体现。现实世界中的事物都是相互联系、相互作用的，人们在认识过程中，根据它们的实际特征，抓住其共同特性和细小差别，利用分类的方法进行分析和描述。

如上图，从上下层的关系就可以看出是基类与派生类的关系。
所谓集成就是从先辈得到属性和行为特征。类的继承，是新的类从已有类那里得到已有的特性。从另外一个角度来看，从已有类产生新类的过程就是类的派生。
7.1.2 派生类的定义
在c++中，派生类的一般定义语法为：
class 派生类名：继承方式 基类名1，继承方式 基类名2，继承方式
{
派生类成员声明；
}；
例如，假设基类Base1和Base2是已经定义的类，下面的语句定义了一个名为Derived的派生类，该类从基类Base1和Base2派生而来。
class Derived:public Base1,private Base2
{
public :
Derived();
~Derived();
};
定义中的“基类名”（如Base1，Base2）是已有的类的名称，“派生类名”是继承原有类的特性而生成的新类的名称（如Derived）。一个派生类，可以同时有多个基类，这种情况称为多继承，这是的派生类同时得到了多个已有类的特征。上述例子就是一个多继承实例。单继承可一件做是多继承的一个最简单的特例，多继承可以看做是多个单继承的组合，他们之间的很多特性是相同的。我们先从单继承开始。

在派生过程中，一个派生出来的新类也饿同样可以作为积累再继续派生新类，此外，一个基类可以同时派生出多个派生类。也就是说，父类的一个特征可以由多个子类去继承，这样形成的相互关联的类的家族，有时也会称作类族。在类族中，直接参与派生出某类的基类叫做直接基类，基类的基类甚至更高层的基类称为间接基类。
在派生类的定义中，除了要制定基类外，还需要指定继承方式。继承方式规定了如何访问从基类继承的成员。在派生类的定义语句中，每一个“继承方式”，只限定紧随其后的基类。继承方式关键字有：public，private，protected，分别表示公有继承、私有继承、保护继承。如果没有说明为何种继承方式，那么默认为私有继承。类的继承方式指定了派生类成员以及类外对象对于从基类继承来的成员的访问权限。
派生类成员是指除了从基类继承来的所有成员之外，新增加的数据和函数成员。

7.1.3 派生类生成过程
派生新类的过程有三个步骤：吸收基类成员，改造基类成员，添加新的成员。面向对象的继承和派生机制，其最主要目的是实现代码的重用和扩充。

1、吸收基类成员
在C++的继承中，第一步是将基类的成员全盘接收，这样派生类实际上就包含了它的全部基类中除构造和析构函数之外的所有成员。在派生过程中构造函数和析构函数都不被继承。
2、改造基类成员
对基类成员的改造有两个方面：（1）基类成员的访问控制问题，主要依靠派生类定义时的继承方式来控制；（2）对积累数据或函数成员的覆盖和隐藏。如果派生类声明了一个和某基类成员同名的新成员（如果是成员函数，则参数表也要相同，参数不同的情况属于重载），派生的新成员就隐藏了外层同名成员。这时在派生类中或者通过派生类的对象，直接使用成员名就只能访问到派生类中声明的同名成员，这叫做同名隐藏。
3、添加新的成员
派生类新成员的加入世纪城与派生机制的核心，是保证派生类在功能上有所发展的关键。可以根据实际情况的需要，给派生类添加适当的数据和函数成员，来实现必要的新增功能。
由于在派生过程中，基类的构造函数和析构函数是不能被继承的，因此要实现一些特别的初始化和扫尾清理工作，就需要在派生类中加入新的构造和析构函数。

7.2 访问控制
派生类继承了基类的全部数据成员和除了构造、析构函数之外的全部函数成员，但是这些成员的访问属性在派生的过程中是可以调整的。从基类继承的成员，其访问属性由继承方式控制。基类的船员可以有public（公有）、private（私有）、protected（保护）三种。基类的自身成员可以对基类中任何一个其他成员进行访问，但是通过基类的对象，就只能访问该类的公有成员。
7.2.1 公有继承
当类的继承方式为公有继承时，基类的公有成员和保护成员的访问属性在派生类中不变，而基类的私有成员不可直接访问。

7.2.2 私有继承
当类的继承方式为私有继承时，基类中的公有成员和保护成员都以私有成员身份出现在派生类中，而基类的私有成员在派生类中不可直接访问。
7.2.3 保护继承
保护继承中，基类的公有成员和保护成员都以保护成员的身份出现在派生类中，而基类的私有成员不可直接访问。

7.3 类型兼容规则
类型兼容规则是指在需要基类对象的任何地方，都可以使用公有派生类的对象来替代。通过公有继承，派生类得到了基类中除去构造函数和析构函数以外的所有成员。这样，公有派生类实际就具备了基类的所有功能，凡是基类可以解决的问题，公有派生类都可以解决。类型兼容规则中，所指的替代包括以下的情况。
派生类的对象可以隐含转换为基类对象
派生类的对象可以初始化基类的引用
派生类的指针可以隐含转换为基类的指针
在替代之后，派生类对象就可以作为积累的对象使用，但只能使用从基类继承的成员。
例如：如果B类为基类，D类为B类的公有派生类，则D类包含了基类B中除构造、析构函数之外的所有成员。这时，根据类型兼容规则，在基类B的对象可以出现的任何地方，都可以实用派生类D的对象来代替。
class B{…}
class D:public B {…}
B b1,* pb1;
D d1;
这时，上述的三个情况可以看到：
（1）派生类的对象可以隐含转换为基类对象,即用派生类对象中从基类继承来的成员，逐个赋值给基类对象的成员；
b1=d1;
（2）派生类的对象可以初始化基类的引用
B &rb=d1;
（3）派生类的指针可以隐含转换为基类的指针
pb1=&d1;

7.4 派生类的构造和析构函数
继承的目的是为了发展，派生类继承了基类的成员，实现了原油代码的重用，这只是一部分，而代码的扩充才是最重要的，只有通过添加新的成员，加入新的功能，类的派生才有实际意义。在前面的例子中，已经学习了派生类一般成员的添加，本节着重讨论派生类的构造函数和析构函数的一些特点。由于基类的构造函数和析构函数不能被继承，在派生类中，如果对派生类新增的成员进行初始化，就必须为派生类添加新的构造函数。但是，派生类的构造函数只负责对派生类新增的成员进行初始化，对所有从基类继承下来的成员，其初始化工作还是由基类的构造函数完成。同样，对派生类对象的扫尾、清理工作也需要加入新的析构函数。
7.4.1 构造函数
定义了派生类之后，要使用派生类就需要声明该类的对象。对象在使用之前必须初始化。派生类的成员对象是由所有基类的成员对象与派生类新增的成员对象共同组成。因此构造派生类的对象时，就要对基类的成员对象和新增成员对象进行初始化。基类的构造函数并没有继承下来，要完成这些工作，就必须给派生类添加新的构造函数。派生类的对于基类的很多成员对象是不能直接访问的，因此要完成对基类成员对象的初始化工作，需要通过调用基类的构造函数。派生类的构造函数需要以合适的初值作为参数，其中一些参数要传递给调用基类的构造函数，用于初始化相应的成员，另一些参数要用于对派生类新增的成员对象进行初始化。在构造派生类的对象时，会首先调用基类的构造函数，来初始化它们的数据成员，然后按照构造函数初始化列表中指定的方式初始化派生类新增的成员对象，最后财智星派生类构造函数的函数体。

那么什么时候需要声明派生类的构造函数呢？
如果对基类初始化时，需要调用基类的带有形参表的构造函数时，派生类就必须声明构造函数，提供一个将参数传递给基类构造函数的途径，保证在基类进行初始化时能够获得必要的数据。如果不需要调用基类的带参数的构造函数，也不需要调用新增成员对象的带参数的构造函数，派生类可以不用声明构造函数，全部采用默认的构造函数，这时新增的成员的初始化可以用其他公有函数来完成。（当派生类没有一个显式的构造函数的时候，系统会隐含生成一个默认构造函数，该函数会使用基类的默认构造函数对继承自基类的数据初始化，并且调用类类型的成员对象的默认构造函数，对这些成员对象初始化）。





7.4.3 析构函数
派生类的析构函数的功能是在该类对象消亡之前进行一些必要的清理工作。析构函数没有类型，也没有参数，和构造函数的情况相比来说会简单一些。
在派生过程中，基类的析构函数也不能继承下来，如果需要析构的话，就要在派生类中声明新的析构函数。派生类析构函数的声明方法与没有继承关系的类中析构函数的声明方法完全相同。


7.5 派生类成员的标识与访问