条款32:确定你的public继承塑模出is-a关系
以public继承的类,其父类的所有的性质都应该使用与子类,任何需要父类的地方都应该能用子类来代替,任何子类类型的对象也同时是父类的:
class Person{...}; class Student : public Person{...}; void eat(const Person& p); void study(const Student& s); Person p; Student s; eat(p); eat(s); study(s); study(p); //错误
在上面的例子中student是Person的子类,以public继承,因为每个student都是一个Person,每个Person的属性都是适合Student,在现实生活中,我们要注意public的关系,例如对于企鹅和鸟,正方形和矩形等,看起来可能是public继承比较合适,但是企鹅并不含有鸟的一切特征,例如飞,正方形也不具有矩形的所有特征,例如正方形不会出现长和宽不相等的情况,因此在设计public继承的时候要注意!
请记住:
- public继承意味着"is-a",使用与base-class的每一件事情也一定适用于derived cleass身上,因为没个drived对象一定是个base对象。
对于继承的父类中的函数,如果在子类中有同名的函数,则父类中的同名函数都将被隐藏,例如:
class Base{ private: int x; public: virtual void mf1() = 0; virtual void mf1(int x); virtual void mf2(); void mf3(); void mf3(doubel); }; class Derived : public Base{ public: virtual void mf1(); void mf3(); void mf4(); }; Derived d; int x; d.mf1(); d.mf1(x) //错误,父类中的mf1同名的函数被子类中的函数名隐藏 d.mf2(); //调用父类的mf2函数 d.mf3() d.mf3(x)//错误, 父类中的mf3同名的函数被子类中的函数名隐藏 d.mf4();在上面的例子中,base类中的mf3、mf4和mf1中的所有同名字的函数都被子类中的函数给隐藏了,即使是参数类型不同的或者virtual和no-virtual函数都是有同样的效果的!为了能够防止父类中的同名函数被隐藏我们可以在子类中用using来引入父类的成员函数如:
class Derived : public Base{ public: using Base::mf1;//让Base class内名为mf1和mf3的所有东西在Dervied作用域内都是可见的(并且pubilc) using Base::mf3; virtual void mf1(); void mf3(); void mf4(); };
Derived d; int x; d.mf1(); //没有问题,调用Derived::mf1 d.mf1(x) //没有问题,调用Base::mf1 d.mf2(); //没有问题,调用Base::mf2 d.mf3(); //没有问题,调用Derived::mf1 d.mf3(x); //没有问题,调用Base::mf3
在public继承的体系中,子类不应该要隐藏父类的成员函数,因为这样就与public继承的原理要背驰,public继承就是保证父类的所有函数在子类中都是相同的!在子类中主动的调用父类的成员函数我们可以通过Base::mf1来实现!
有时候你并不想继承base classes的所有函数。例如假设Derived以private形式继承Base,而Derived唯一想继承的mf1是那个无参数版本。using声明式在这里派不上用场,因为using声明式会令继承而来的给定名称之所有同名函数在Dervied class中都可见。
class Base{ private: int x; public: virtual void mf1() = 0; virtual void mf1(int x); virtual void mf2(); void mf3(); void mf3(doubel); }; class Derived : private Base{ public: virtual void mf1() { Base::mf1(); } void mf3(); void mf4(); }; Derived d; int x; d.mf1(); //调用的是Derived::mf1 d.mf1(x) //错误,Base::mf1(int x)被隐藏
请记住:
- Drived classes内的名称会遮盖带Base class内的名称,在public继承体系中这样做事不合适的!
- 为了让被遮掩的名称那个再见天日,可以使用using声明或者转交函数(即在子类函数中主动调用父类的函数通过Base::mf1)
条款34:区分接口继承和实现继承
表面上直截了当的public继承概念,经过更严密的检查之后,发现它由两部分组成:函数接口继承和函数实现继承。这两种继承的差异,就像函数声明与函数定义的区别。
身为class设计者,有时候你会希望derived classes只继承成员函数的接口(也就是声明);有时候你又希望derived classes同时继承函数的接口和实现,但又希望能够覆写它们所继承的实现;又有时候你希望derived classes同时继承函数的接口和实现,并且不允许覆写任何东西。
在对Base class 进行public继承的时候,根据Base class中成员函数的类型我们能够得到不同的继承方式,如下:
class Shape{ public: virtual void draw() const = 0; virtual void error(const std::string& msg); int objectId() const; }; class Rectangle:public Shap{...};
在上面的类Shap中,成员函数draw是pure的,因此class 是抽象基类,也就不能有Shap类型的对象,此时draw提供的只是一个函数的接口,在Rectangle类中必须要对这个接口进行实现,这个是接口的继承。当然在Shap基类中,我们可以为pure virtual函数提供定义。也就是说你可以为Share::draw供应一份实现代码,C++并不会发出抱怨,但调用它的唯一途径是“调用时明确指出其class名称”:
Shape* ps = new Shape;//错误!Shape是抽象类 Shape* ps1 = new Rectangle;//OK ps1->draw();//调用Rectangle::draw ps1->Shape::draw();//调用Shape::draw对于error的函数,是普通的virtual函数,它对其子类提供的是接口和默认实现的继承。声明普通的virtual函数的目的,是让derived classes继承该函数的接口和缺省实现。也就是说Shape::error的声明式告诉derived classes的设计者,“你必须支持一个error函数,但如果你不想自己写一个,可以使用shape class提供的缺省版本”。
在objectId成员函数中,我们定义的是普通的成员函数,对于public继承的体系来说我们不应该在子类中对该成员函数进行重定义,因为这会覆盖掉父类函数的定义!
请记住:
- 接口继承和实现继承不同,在public继承下,derived classes总是继承base class的接口。
- pure virtual函数只是具体的指定接口继承。
- 普通的virutal 函数具体制定接口继承以及缺省的实现继承。
- non-virtual函数具体制定接口继承以及强制性实现继承。
条款35:考虑virtual函数以外的其他选择
条款36:绝不重新定义继承而来的non-virtual函数
class B{ public: void func(); ... }; class D:public B{ public: ... };
在上面的简单例子中,如果有下面的调用:
D x; B* p = new D(); D* q = new D(); p->func(); q->func();此时上面的两个调用调用的都是B类的func函数,此时如果在D类中也重新定义函数void func(),此时如果还是上面那样的调用第一个将调用的是B类的func,第二个调用的是D类的func,这是因为对普通的函数我们是采用的静态链接,因此对于p虽然指向的是D类的一个对象,但是因为在静态连接阶段不能够知道其具体指向的对象,因此指向的还是B类的func,在前面的条款中我们说过对于public继承的体系中,父类的成员函数是完全适用于子类的,但是如果重载了函数的实现,那么这个条款将不适合,因此在public继承体系中,子类可以重新定义父类的virtual的接口函数,而非实现函数!
请记住:
- 绝对不要重新定义继承而来的non-virtual函数。
条款37:绝不重新定义继承而来的缺省参数值
你只能继承两种函数:virtual和non-virtual函数。本条款成立的理由是:virtual函数动态绑定(后期绑定),而缺省参数值却是静态绑定(前期绑定)
class Shape{ public: enum ShapeColor{ Red,Green,Blue }; virtual void draw(ShapeColor color = Red) const = 0; .... }; class Rectangle:public Shape{ public: virtual void draw(ShapeColor color = Green) const ; .... }; class Circle:public Shape{ public: virtual void draw(ShapeColor color ) const ; .... }; Shape* ps; //静态类型是Shape* Shape* pc = new Circle;//静态类型是Shape* Shape* pr = new Rectangle;//静态类型是Shape* ps = pc;//动态类型是Circle* ps = pr;//动态类型是Rectangle* pc->draw(Shape::Red);//调用Circle::draw(Shape::Red) pr->draw(Shape::Red);//调用Rectangle::draw(Shape::Red) pr->draw();////调用Rectangle::draw(Shape::Red)
请记住
- 绝对不要重新定义一个继承而来的缺省参数值,因为缺省参数值都是静态绑定,而virtual函数——你唯一应该覆写的东西——却是动态绑定。
条款38:通过复合塑模出has-a或“根据某物实现出”
条款39:明智而审慎的使用private继承
先说private继承的特点:
1.也就是说,编译器不会讲一个private继承而来的派生类对象转化为一个基类对象。这意味着,priavte继承不再是is-a关系:
class Person { protected: string name; }; class Student:private Person { private: string schoolNumber; }; void eat(const Person& p) { cout<<"eat"<<endl; } void study(const Student& s) { cout<<"study"<<endl; } int main() { Person p1; eat(p1); Student s1; study(s1); // eat(s1);错误 return 0; }2.基类的public和protected成员在派生类中全为private属性。
因此,private继承意味着:根据某物实现。这与前面条款介绍的复合很类似。在大多数时候,我们应该使用复合,而不是private继承来实现这种功能。但是当有protected成员和虚函数牵扯进来的时候,我们又不得不用private继承。
其次,与复合相比,private可以使空基类的最优化。先看一个例子:
//定义一个空基类 class Empty{}; class HoldsAnInt { private: int x; Empty e;//复合 };sizeof(int)为4,sizeof(Empty)为1,sizeof(HoldsAnInt)为8。首先,类的大小取决于其数据成员的大小。sizeof(Empty)应该为0,但是由于在编译器会将它的大小设为1,而“齐位需求”会将它放大为1个int,所以,sizeof(HoldsAnInt)为8。但是,如果使用的是private继承来实现,就不存在这种问题了:sizeof(HoldsAnInt)只有一个int的大小:4。
如果classes之间的继承关系是Private,编译器不会自动将一个derived class对象转换为一个base class对对象。第二是,由private base class继承而来的所有成员,在derived class中都会变成private属性。
private继承纯粹只是一种实现技术。如果D以private继承了B,你的用意是为了采用B中已经备妥的某些特性。
总之,private继承意味着根据某物实现。当派生类需要访问基类的的受保护成员或者重新定义虚函数时,我们才使用它。而且private继承可以是得空基类最优化,如果在开发中需要是得对象尺寸最小,那么也用得着它。条款40:明智而审慎的使用多继承
多继承的歧义:
class Borrow { public: void check(); .... }; class Elect { private: bool check(); .... }; class MP3:public Borrow,public Elect { ..... }; MP3 pm3; mp3.check();// 歧义为了解决这个歧义,你必须明白指出你要调用哪一个base class内的函数:
mp3.Borrow::check();这还不是最可怕的情况,最可怕的是出现“钻石型多重继承”:B和C继承自A,而且D继承自B和C。此时,理论上讲,D中会有两份A的public成员(这里假定是public继承),但实际上,大多数时候,我们只希望有一份,此时只能通过虚继承来避免这种现象。