第5章 继承与派生
面向对象程序设计有4个特点：抽象、封装、继承和多态性。前面3章学习了对类和对象的最基本操作，对抽象性和封装性有了足够的认识。下面我们要来了解继承性和多态性。
继承是C++语言的一种重要机制，该机制自动地为一个类提供来自另一个类的操作和数据结构，这使得程序员只需在新类中定义已有类中没有的成分来建立新类。
有了继承，过去的代码就可以不被丢弃，只要稍加修改就可重用。类的继承使简单的代码慢慢发展到丰富的高级代码，程序会越来越完善，功能越来越强大。
没有继承就等于没有面向对象的程序设计，继承性是面向对象程序设计中最重要的特性。当然继承的过程面临许多问题，下面我们来一一解答。
5.1 继承与派生的概念
C++中可重用性是通过继承来实现的。因此，继承是C++的一个重要组成部分。前面介绍了类，一个类中包含数据成员和成员函数。不同的类中，数据成员和成员函数是不相同的。但有时两个类的内容基本相同或一部分相同。这样自然就想到，能否利用原来声明的类作为基础以减少重复工作量。C++的继承机制就可以解决这个问题。
在C++中，所谓”继承”就是在一个已存在的类的基础上建立一个新的类。已存在的类称为基类或父类。新建立的类称为派生类或子类。
其实在现实生活中就存在继承关系。如下所示。
上图是交通工具的类层次，最顶部的交通工具为基类。这个基类会有飞机类、汽车类、火车类等等，图中只画出了汽车类。汽车类以交通工具类为父类，相对交通工具类来说汽车类是子类。汽车类有三个子类，小汽车类、卡车类、旅行车类，它们以汽车类作为父类，此时交通工具类是它们的祖先类，简称祖类。图中展示了四层结构，从上到下它们是派生的关系，从下到上是继承的关系。
面向对象程序设计可以让你声明一个新类作为另一个类的派生。派生类(也称子类)继承它父类的属性和操作。子类也声明了新的属性和新的操作，剔除了那些不适合于其用途的继承下来的操作。这样，继承可让你重用父类的代码，专注于为子类编写新代码。
那些父类已经存在，在新的应用中，你无须修改父类。所要做的就是派生子类，在子类中做一些增加与修改。这种机制，使重用成为可能。
我们来看P150中类Student和类Student1的定义，这两个类中有很多相同的部分，只是Student1中新增加了二个数据成员，成员函数display也有了一些变化。这样我们可以在Student的基础上加上新的内容来定义Student1，以减少重复工作量。
以上介绍的是最简单的情况：一个派生类只从一个基类派生，这称为单继承，如果一个派生类有两个或多个基类的称为多重继承。
如下图所示为最简单的单继承结构图
A
B
下二个图为最简单的多重继承的结构图
A B A C B C D 5.2 派生类的声明方式
声明派生类的一般形式为：
class 派生类名:[继承方式] 基类名 //继承方式包括public、private(默认)、protected {
派生类新增加的成员 }
派生类对象包括两个部分，一个为基类部分，另一个是派生类部分。派生类部分总是依附于基类的，派生类对象中总是含有基类的成员。
显然，派生类对象比基类对象大，它保存了更多的数据，提供了更多的操作。 //定义书中提供的Student1，Student作为基类。 #include
{cin>>num>>name>>sex;} void display( )
{cout<<\ cout<<\ cout<<\ private :
int num; string name; char sex; };
class Student1: public Student //声明基类为Student，定义派生类是Student1 {public: Student1()
{cin>>age>>addr;}
void display_1() //新增加的成员函数 { cout<<\ cout<<\ private:
int age; //新增加的数据成员 string addr; //新增加的数据成员 };
5.3 派生类的构成
派生类中的成员包括两大部分：1)基类继承过来的成员2)自己增加的成员。从基类继承的成员体现了派生类从基类继承而获得的共性，而新增加的成员体现了派生类的个性。
为了形象地表示继承关系，采用图来示意。P154图5.6 构造一个派生类包括以下3部分工作：
? 从基类接收成员。派生类毫无选择地接收除构造函数和析构函数之外的基类全部成员。
所以声明派生时，要自己定义构造函数和析构函数。
派生类中用不到也继承过来了，造成了数据的冗余，这是C++目前无法解决的问题。 ? 调整从基类接收的成员。可以改变基类成员在派生类中的访问属性；可以在派生类中声
明一个与基类成员同名的成员，覆盖基类同名成员。这里说的同名可不是说名字相同而已，还要参数也完全相同。 ? 在声明派生类时增加新的成员。
5.4 派生类成员的访问属性
派生类中包含基类和派生类自己增加的成员，这样就得考虑以下6个问题，这6个问题是两个成对的。
? 基类成员函数访问基类成员。类中可以访问自己的成员，这点是肯定的。 ? 派生类的成员函数访问派生类自己增加的成员。类中可以访问自己的成员，这点也
是肯定的。
? 基类的成员函数访问派生类的成员。基类的成员函数只能访问基类的成员，而不能
访问派生类的成员。
? 派生类的成员函数访问基类的成员。前面提到过，派生类继承了除构造函数的析构
函数之外的基类全部成员，那么是不是就可以访问基类中的所有成员了呢？这与基类的访问属性和继承方式有关。这是我们要讲解的部分。
? 在派生类外访问派生类的成员。在类外只能访问该类的公有成员，所以，在派生类
外也只可以访问派生类的公有成员，而不能访问派生类的私有成员。 ? 在派生类外访问基类的成员。因为在类外只能访问该类的公有成员，所以在派生类
外只能访问继承后仍具有公有成员特性的成员。这与基类的访问属性和继承方式有
关。这是我们要讲解的部分。 以上6个问题中，只有其中用红色标识的是我们要讨论的。我们知道这两个问题都与成员的访问属性有关。
访问属性共有3 种：
public：公有的。可以被本类中的成员函数引用，也可以在类外被使用（当然要在作用
域内）
private：私有的。只能被本类中的成员函数引用，类外不能调用。 protected：不能被类外引用，但可以被派生类的成员函数访问。 我们知道这两个问题还都与继承方式有关。 继承方式共有3种：
1） 公有继承public：基类的公有成员和保护成员在派生类中保持原有访问属性，其私
有成员仍为基类私有。
2） 私有继承private：基类的公有成员和保护成员在派生类中成了私有成员。其私有成
员仍为基类私有。
3） 受保护的继承protected：基类的公有成员和保护成员在派生类中成了保护成员，其
私有成员仍为基类私有。
从继承方式可以看出，基类中的私有成员仍为基类私有，即派生类中是不能访问的。 下面我们来分别讲述这三种继承方式。 5.4.1 公有继承
//自编，为了说明问题，成员共有3种访问属性。 #include
private: int num; string name; protected: char sex; public: set(int n,string nam,char s) { num=n;name=nam;sex=s; } void display() { cout<<\ cout<<\ cout<<\ } };
class Student1:public Student //公有继承 {
int age; string addr; public: void display1() { //cout<<\ //error，不能访问基类中的私有成员 //cout<<\ //error，不能访问基类中的私有成员 display(); //公有成员可以在派生类中访问 cout<<\ //保护成员可以在派生类中访问 cout<<\ //派生类中私有成员，可以访问 cout<<\ //派生类中私有成员，可以访问 } };
int main() { Student s; s.set(1,\ s.display(); Student1 s1; s1.display1(); return 0; }
由上例可以看出基类在派生类中的访问情况 基类的成员 私有成员 公有成员 保护成员 5.4.2 私有继承
将上例改为私有继承后运行程序可以得到下表 基类的成员 私有成员 公有成员 保护成员 私有派生类中的访问属性 不可访问 可以访问（私有） 可以访问（私有） 公有派生类中的访问属性 不可访问 可以访问（公有） 可以访问（保护） 5.4.3 保护继承 将上例改为保护继承后运行程序可以得到下表
在类中，还有一种保护（protected）型的访问控制符，保护成员与私有成员一样，不能被使用类的程序员进行访问（也就是可以在类外访问），但可以被类内部的成员函数访问。除此之外，派生类成员是可以访问的，这就是与私有成员的区别所在。 基类的成员 私有成员 公有成员 保护成员 综合以上三张表，可得出以下的表 基类中的成员 公有派生 私有派生 保护派生 私有派生类中的访问属性 不可访问 可以访问（保护） 可以访问（保护）
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