学习是一项持续的投资，永远不会白费——本杰明·富兰克林

第13章：类继承

一个基类和派生类

从一个类派生出另一个类时，原始类称为基类，继承类称为派生类。以下是一个简单的基类：

class Person
{
private:string name;
public:Person(){name="none";};Person(string s){name=s;}~Person(){};void show(){cout<<name;}
}

这是一个表示人的简约的类，接下来我们用这个人来派生一个学生类：

class Student:public Person
{
private:int grade;
public:Student():Person(){grade=0;}Student(string s,int g):Person(s){grade=g;}void s_show(){show();cout<<grade;}
}

1. 要使用类继承，在类声明中需要使用如下格式：

class 派生类:public/protected/private 基类

其中public表示公有继承，protected表示保护继承，private表示私有继承，在本章我们只考虑公有继承。

2. 在继承中，派生类自动包含基类的所有属性和方法，但派生类中的方法不能直接访问基类的私有成员，而要通过基类提供的方法来访问，例如：

Student():Person()
{grade=0;
}

这是Student类的默认构造函数。对于派生类和基类的逻辑关系，可以用下面这张图来表示：

所以当要构造一个Student类的时候，从概念上要先构造出其中的Person类，所以要在构造函数执行到函数体之前将Person类初始化，即必须选用列表初始化语法。而且因为派生类不能直接访问基类的私有属性，因此下面的代码是错误的：

Student():name("none")//不能直接访问name属性
{grade=0;
}

3. 使用时，可以用基类指针来指向派生类：

int main(void)
{Person* p[2];p[0]=Person();//指向一个Person类对象p[1]=Student();//也可以指向一个Student类对象
}

注意，这一规则是单向的，也就是说不能把派生类指针指向基类，这是因为编译器看到Person类指针后，会认为这个指针指向的对象拥有Person类声明的方法和属性，下面的代码显然是错误的：

int main(void)
{Student* s[2];s[0]=Student();//可以通过编译s[1]=Person();//不能通过编译s[0]->s_show();//因为s[0]指向的是一个Student类对象，自然可以调用这个方法s[1]->s_show();//但s[1]指向一个Person对象，因此显然是不行的

另外，如果用Person类指针指向了Student类对象，也只能用对象中从Person类继承下来的方法：

int main(void)
{Person* p[2];p[0]=Person();//指向一个Person类对象p[1]=Student();//也可以指向一个Student类对象p[1]->s_show();//错误，不能通过编译，即使指向一个Studnet类对象
}

对于形参为指向基类的指针的函数，也可以用派生类的地址作为实参，因此也可以用派生类对象来初始化基类对象（实际上是使用了复制构造函数），实际效果为将派生类对象中的基类部分拷贝到新的基类对象上。

公有继承的逻辑关系：is-a

当派生类is a基类时，适合使用公有继承，这就是公有继承的逻辑关系，例如在上面的例子中，Student is a Person.

多态公有继承

在弄清Person类和Student类的关系后，我们可以把这种关系扩展到其他职业：

同样的，因为teacher is a person，headmaster is a person，也可以使用公有继承。可以试着自己写一写代码，笔者的代码如下：

class Person
{
private:string name;
public:Person(){name="none";};Person(string s){name=s;}virtual ~Person(){};virtual void show(){cout<<name;}
}class Student:public Person
{
private:int grade;
public:Student():Person(){grade=0;}Student(string s,int g):Person(s){grade=g;}virtual void show(){Person::show();cout<<grade;}
}class Teacher:public Person
{
private:int number;//负责哪个班级的班号，简单即可
public:Teacher():Person(){number=0;}Teacher(string s,int n):Person(s){number=n;}virtual void show(){Person::show();cout<<number;}
}class HeadTeacher:public Person
{
private:int s_number;//负责哪个学校的代号
public:HeadTeacher():Person(){number=0;}HeadTeacher(string s,int n):Person(s){s_number=n;}virtual void show(){Person::show();cout<<s_number;}
}

这里需要注意的就是virtual关键字。被virtual关键字当要将基类的方法在派生类中重写时，可以使用这个关键字。当使用这个关键字时，如果一个对象由指针引用，那么这个对象调用函数时，所调用的函数由这个对象的实际类决定。另外，因为进行了函数重写，因此在调用基类的方法时需要使用::运算符。下面是这四个类的测试代码：

Person* p[4];
p[0]=Person();
p[1]=Student();
p[2]=Teacher();
p[3]=HeadTeacher();p[0]->show();//调用Person类中的show函数
p[1]->show();//调用Student类中的show函数
p[2]->show();//调用Teacher类中的show函数
p[3]->show();//调用HeadTeacher类中的show函数

另外，如果将函数的声明和定义分开，那么virtual关键字只在类声明的时候加上即可。
用一个基类指针的数组指向不同派生类的对象，当执行同样的代码时，实际行为会随被执行的对象类型而变化，这就是多态。多态保证了代码的重用性，使得程序员不需要频繁修改测试代码，所以多态也是继封装和继承后OOP中第三个重要的思想。
最后，在Person类中的构造函数也被声明为虚函数，这是因为如果不这样声明，那么编译器会按照指针类型而非实际对象类型来析构数组p所指向的对象，这会导致内存泄漏，所以即使Person类析构函数不进行任何操作，也要声明为虚函数。

我是霜_哀，在算法之路上努力前行的一位萌新，感谢你的阅读！如果觉得好的话，可以关注一下，我会在将来带来更多更全面的知识讲解！