如何理解基类和派生类的关系
如何理解基类和派生类的关系
在开讲之前，我们先看基类和派生类的定义。为了方便显示，我把方法的声明和定义写在了一起。
基类
class Person {
// 设置为protected方便调用
protected:
string name;
string sex;
string living;
public:
Person() {
this->name = "Jack";
this->sex = "unknown";
this->living = "house";
}
Person(const string name, const string sex, const string living) {
this->name = name;
this->sex = sex;
this->living = living;
}
// 派生类重写的方法
void talk() {
cout << "I am a person, my name is " + this->name;
cout << endl;
}
// 返回住所
string whereLiving(){
return this->living;
}
};
派生类
// 继承自Person类
class Student : public Person {
public:
Student() {
// 隐式调用基类构造方法
}
Student(const string name, const string sex, const string living)
:Person(name, sex, living) {
//调用基类有参构造方法
}
// 重写基类方法
void talk() {
cout << "I am a student, my name is " + this->name;
}
// 派生类自己的方法
void goSchool(){
cout << "I love study" << endl;
}
};
1. 派生类对象可以调用基类的方法
这个应该是众人皆知的，这也是继承的最大作用，最大限度地复用了代码。
Student s; // 创建Student对象
s.say(); // 派生类调用基类方法
//输出
// I am from Base Class
2. 基类指针（引用）可以在不进行显式类型转换的情况下指向（引用）派生类对象
// 创建派生类对象
Student s;
Person* pp = &s; // 基类指针指向派生类对象
Person& pr = s; // 基类引用引用派生类对象
pp->talk();
pr.talk();
//输出
//I am a person, my name is Jack
//I am a person, my name is Jack
诶，看到这里有人问了。我这个指针和引用不是都针对的是派生类吗？为什么会输出"I am a person"呢？这明明是基类的方法啊？(这里为了举例，特地没有采用虚函数的方式，具体虚函数的实现方式可以参见如何理解基类和派生类的关系
不着急，看第三条。但是再看第三条之前，我们必须说明。虽然基类的指针和引用可以指向、引用派生类，但是反过来是绝对不可以的。派生类的指针和引用是绝对不可以指向、引用基类的。
// 创建基类对象
Person p;
Student* sp = &p; // 报错
Student& sr = p; // 报错
至于为什么，我们先看第三条。
3. 基类指针（引用）只能用于调用基类方法
// 创建派生类对象
Student s;
Person* pp = &s; // 基类指针指向派生类对象
Person& pr = s; // 基类引用引用派生类对象
pp->talk(); // ok
pr.talk(); // ok
pp->goSchool(); // 报错
pr.goSchool(); // 报错
如代码所示，如果我用Person的指针和引用调派生类Student自己的方法goSchool()，那么编译器是绝对不会通过的。
这么做是非常有道理的，是满足继承的要求的。例如，编译器允许基类引用隐式地引用派生类对象，可以利用该基类引用为所引用的派生类对象调用基类的方法。因为基类和派生类有继承的关系，这么做是合情合理的。
但是反过来，如果派生类引用能调用基类方法是很荒谬的。一个Student引用，应该是一个Student的别名。那么他就应该上学，这是学生该做的事情。但是不是所有人都是学生，都该去上学。所以我用Student引用让一个Person去上学是很可笑的，是没有意义的。
基类指针和引用能够指向、引用派生类的特性，可以说是多态实现的基础。例如，基类引用定义的函数或者指针参数可用于基类对象或者派生类对象。
举个例子，我有另外一个类叫做Worker也继承自Person。假如我现在有个函数，叫做睡觉。
void sleep(Person& p){
cout << "I sleep in " + p.whereLiving() << endl;
}
但是Student要睡在dormitory里，而Worker睡在apartment里面，我总不能一个一个判断是什么对象吧？所以上面这种实现，就可以很好的实现多态。
Student s("Mary","Female","Dormitory");
sleep(s);
//输出
//I sleep in Dormitory
可以看见，虽然基类引用对派生类的引用无法调用派生类的方法，但是却可以调用它的继承下来的成员变量（当然派生类自己新定义的成员变量是不可以通过基类指针、引用来访问的）。
4. 派生类指针可以强制转换为基类指针
虽然派生类指针不能指向基类对象，但是可以强制让它降级。
Student s("Tom","Male","Studio"); // 创建派生类对象
Student* sp = &s; // 创建s对象的指针
Person* pp = (Person*)sp; // 派生类指针强制转换为基类指针
cout << pp->whereLiving(); // 输出 Studio
但是注意，这个操作不建议反过来。基类指针强制转换为派生类指针容易导致崩溃性错误。
