c++定义基类和派生类

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以下介绍在定义有继承关系的类时可能用到的基本性质：

定义基类

     基类通常都应该定义个虚析构函数，即使该函数不执行任何操作也是如此。

     成员函数与继承：

     C++语言中，基类必须将它的两种成员函数分离开来：一种是基类希望派生类直接继承不需要改变的函数，另一种是基类希望其派生类进行覆盖的函数。对于后者，基类通常将其定义为虚函数，当我们使用引用或指针调用虚函数时，该调用将被动态绑定。

     任何构造函数之外的非静态函数都可以是虚函数。

     关键字virtual只能出现在类内部的函数声明中而不能用于类外部的函数定义。

     如果基类把一个函数定义为虚函数，则该函数在派生类中隐式地也是虚函数。

     访问控制与继承：

     派生类能访问共有成员，而不能访问私有成员。不过在某些时候基类中还有这样一种成员，基类希望它的派生类有权访问该成员，同时禁止其他用户访问。我们用受保护的访问运算符说明这样的成员。    

 

定义派生类

    派生类必须通过使用派生类列表明确指出它是从哪个（哪些）基类派生而来的。每个基类前面可以有以下三种访问说明符中的一个：public、protected和private。

    访问说明符的作用是控制派生类从基类继承而来的成员对派生类用户是否可见。

    大多数类都只继承自一个类，这种形式的继承被称作“单继承”。这里主要介绍单继承。

    1、派生类中的虚函数：

       派生类经常（但不总是）覆盖它继承的虚函数。如果派生类没有覆盖其基类中的某个函数，则该虚函数的行为类似于其他的普通成员，派生类会直接继承其在基类中的版本。

       C++11新标准允许派生类显示地注明它使用某个成员函数覆盖了它继承的虚函数。

    2、派生类对象及派生类向基类的类型转换：

       一个派生类对象包含多个组成部分：一个含有派生类自己定义的（非静态）成员的子对象，以及一个与该派生类继承的基类对应的子对象，如果有多个基类，那么这样的子对象也有多个。

       因为在派生类对象中含有与其基类对应的组成部分，所以我们能把派生类对象当做基类来使用，而且我们也能将基类的指针或引用绑定到派生类对象中的基类部分上。这种转化通常称为派生类到基类的类型转换。

       在派生类对象中含有与基类对应的组成部分，这一事实是继承的关键所在。

    3、派生类构造函数

       尽管派生类对象中含有从基类继承而来的成员，但是派生类并不能直接初始化这些成员。和其他创建了基类对象的代码一样，派生类也必须使用基类的构造函数来初始化它的基类部分。（note：每个类控制它自己的成员初始化过程）

       除非我们特别指出，否则派生类对象的基类部分会像数据成员一样执行默认初始化。如果想使用其他的基类构造函数，我们需要以类名加圆括号内的实参列表的形式为构造函数提供初始值。

       首先初始化基类的部分，然后按照声明的顺序依次初始化派生类的成员。

    4、派生类使用基类的成员

       派生类可以访问基类的公有成员和受保护成员。

       派生类的作用域嵌套在基类的作用域之内。因此，对于一个派生类的一个成员来说，它使用派生类成员的方式与使用基类成员的方式并没有什么不同。

       关键概念：遵循基类的接口。必须明确一点：每个类负责定义各自的接口。要想与类的对交互必须使用该类的接口，即使这个对象是派生类的基类部分也是如此。派生类应遵循基类的接口。

    5、继承与静态成员

       如果基类定义了一个静态成员，则在整个继承体系中只存在该成员的唯一定义。不论从基类中派生出多少个派生类，对于每个静态成员来说只存在唯一的实例。

       静态成员遵循通用的访问控制规则。

    6、派生类的声明

       派生类的声明与其他类差别不大，声明中含有类名但是不包含派生类列表。

       一条声明语句的目的是另程序知晓某个名字的存在以及该名字表示一个什么样的实体。

    7、被用作基类的类

       如果我们想用某个类作为基类，则该类必须已经定义而非仅仅声明。

       这一规定的原因显而易见：派生类中包含并且可以使用它从基类继承而来的成员，为了使用这些成员，派生类当然要知道它们是什么。因此该规定还有一层隐藏的意思，即一个类不能派生它本身。

       一个类是基类，同时它也可以是一个派生类。 所以基类有直接基类和间接基类。最终的派生类将包含它的直接基类的子对象以及每个间接基类的子对象。

    8、防止继承的发生

       有时我们会定义这样一种类，我们不希望其他类继承它，或者不想考虑它是否适合作为一个基类。为了实现这一目的，C+11提供了一种防止继承发生的方法，即在类名后跟一个关键字final。

   

类型转换与继承

    理解基类和派生类之间的类型转换是理解C++语言面向对象编程的关键。

    存在继承关系的类是一个重要的例外：我们可以将基类的指针和引用绑定到派生类对象上。

    可以将基类引用和指针绑定到派生类对象上有一层极为重要含义：当使用基类引用或指针时，实际上我们并不清楚该引用（或指针）所绑定对象的真实类型。智能指针类也支持派生类向基类的类型转换。

    1、静态类型和动态类型

       举例：函数的基类引用形参是静态类型，它的动态类型依赖于其绑定的实参，动态类型直到在运行时调用该函数时才会知道。

       基类的指针或引用的静态类型可能与其动态类型不一致。

       如果表达式既不是引用也不是指针，则它的动态类型永远与静态类型一致。

    2、在对象之间不存在类型转换

       派生类向基类的自动类型转换只对引用或指针类型有效，在派生类类型和基类类型之间不存在这样的转换。很多时候我们确实将派生类对象转换成它的基类类型，但是这种转换的实际发生过程往往与我们期望的有所差别。

       请注意，当我们初始化或赋值一个类类型的对象时，实际上是在调用某个函数。当执行初始化时，我们调用构造函数；而当执行赋值操作时，我们调用赋值运算符。这些成员通常都包含一个参数，该参数的类型是类类型的const版本的引用。

       因为这些成员接受引用作为参数，所以派生类向基类的类型转化允许我们给基类的拷贝/移动操作传递一个派生类对象。这些操作不是虚函数。当我们给基类的构造函数传递一个派生类对象时，实际运行的构造函数是基类中定义的那个，显然该构造函数只能处理基类自己的成员。类似的，如果我们将一个派生类对象赋值给一个基类对象，则实际运行的赋值运算符也是基类中定义的那个，该运算符同样只能处理基类自己的成员。在上述过程中会忽略派生类多于基类的部分，所以可以说这部分被切掉了。

       当我们用一个派生类对象为一个基类对象初始化或赋值时，只有该派生类对象中的基类部分会被拷贝、移动或赋值，它的派生类部分将会被忽略掉。

 

关键概念：存在继承关系的类型之间的转换规则

    1、从派生类向基类的类型转换只对指针或引用类型有效。

    2、基类向派生类不存在隐式类型转换。

    3、和任何其他成员一样，派生类向基类的类型转换也可能会由于访问受限而变得不可行。

    尽管自动类型转换只对指针或引用类型有效，但是继承体系中的大多数类仍然（显示或隐式低）定义了拷贝控制成员。因此，我们通常能够将一个派生类对象拷贝、移动或赋值给一个基类对象。不过需要注意到是，这种操作只处理派生类对象的基类部分。