C++发哥笔记(4)：类的继承

继承
在C++里，有继承的语法来表示is kind of的关系

class Tutorial
{
};
class VideoTutorial : public Tutorial
{
};

语法：class B : public A {}
表示类B继承于类A，把A称为父类（基类)，把B称为子类(派生类)

当B继承于A时，则自动地将父类中的所有public成员继承。
例如，
class Tutorial
{
public:
	char name[32];
	char author[16];
public:
	void ShowInfo();
};
则在VideoTutorial类中也具有了这些成员，而不必显式写出。   

VideoTutorial  cpp_guide;
strcpy(cpp_guide.name, "C/C++学习指南");
strcpy(cpp_guide.author, "邵发");
cpp_guide.ShowInfo();

注：可以直接在VC下查看该变量的成员

子类只需要把自己的独有的那部分特性写出来，父类已有的不需要再显示了，只需要显示自己的独特部分即可，这是重点核心部分，不能忽略这部分。
例如，
class VideoTutorial : public Tutorial
{
public:
	void Play(); // 播放
public:
	char url[128]; // 在线观看的URL地址
	int visits; // 播放量
};

访问修饰符 protected
在描述继承关系时，新增一种访问修饰符 protected（受保护的）

当一个类成员被修饰为protected的时候，有以下规则成立：
1.该成员不能被外部访问,同private
2.该成员可以被子类继承,同public
所以，public和protected的成员都能够被子类继承

例如，将父类的成员变量声明为protected
class Tutorial
{
protected:
	char name[32];
	char author[16];
public:
	void ShowInfo();
};

问题
在内存上描述父类和子类的关系: 子类对象的前半部分就是父类对象。
class Parent
{
public:
   int a;
};
class Child : public Parent
{
public:
   int b;
};
(1)用sizeof验证
(2)在内存窗口中直接观测

问题：父类的private成员变量也会出现在内存中吗？

是的，父类的所有成员变量都在子类对象中，只是编译器限制了访问。

小结
用class B : public A {}表示B继承于A
当B继承于A后，父类的所有protected/public成员都被继承。
什么叫被继承？就是这些父类的成员就如同直接写在子类里一般。
代码上可以简化

虚拟继承,virtual的用法

函数的重写
子类可以重写从父类继承而来的函数 （overwriting)

class Parent
{
public:
	void Test();
};
class Child : public Parent
{
public:
	void Test();
};

则
Child ch;
ch.Test(); // 调用的是子类的Test()函数

如果重写的时候，还是要嵌入调用一下父类的函数，怎么办？

void Child::Test()
{
	Parent::Test(); // 显式地调用父类的函数
}

父类指针指向子类对象
可以将父类指针指向一个子类的对象，这是完全允许的。

例如，
// 左侧为Tree*，右侧为AppleTree*
Tree*  p = new AppleTree(); 

从普通的逻辑来讲，苹果树是一种树，因而可以把AppleTree*视为一种Tree*

从语法本质上讲，子类对象的前半部分就是父类，因而可以将子类对象的指针直接转化为父类。

有父类和子类:
class Parent
{
public:
	int a;
};

class Child : public Parent
{
public:
	int b;
};

int main()
{
	Child ch;
	ch.a = 0x11111111;
	ch.b = 0x22222222;

	Parent* p = &ch; // p指向的对象是Child*
	printf("Parent::a = %d \n", p->a);

	return 0;
}
所以，从直观感觉到内在机理都允许这么做

问题：考虑以下情况，
Parent* p = new Child();
p->Test();

那么，此时调用的Test()是父类的、还是子类的？
指针p的类型是Parent*
指针p指向的对象是Child*

调用者的初衷：因为p指向的是对象是子类对象，所以应该调用子类的Test()。

虚拟继承: virtual
当一个成员函数需要子类重写，那么在父类应该将其声明为virtual。
（有时将声明为virtual的函数为“虚函数”）

例如
class Parent
{
public:
	virtual void Test();
};

virtual本身表明该函数即将被子类重写。
加virtual关键字是必要的。

考虑以下情况，
Parent* obj = new Child(); // 语法允许，合乎情理
obj->Test();

此时，如果Test()在父类中被声明为virtual，是调用的是子类的Test()。

这解释了virtual的作用：根据对象的实际类型，调用相应类型的函数。

注意：
(1)只需要在父类中将函数声明为virtual，子类自动地就是virtual了。

(2)即将被重写的函数添加virtual，是一条应该遵守的编码习惯。

小结
介绍继承关系中，对函数重写后的结果
介绍virtual关键字的作用和必要性（父类指针指向子类对象）

继承：构造与析构
有Child类继承于 Parent类
class Child : public Parent {}

那么，当创建一个子类对象时：（编译器默认动作）
子类对象构造时，先调用父类的构造函数，再调用子类的构造函数。
子类对象析构时，先调用子类的析构函数，再调用父类的构造函数。

在VC中演示：
子类的构造
子类的析构

当父类有多个构造函数，可以显式的调用其中的一个构造函数。
如果没有显式调用，则调用了父类的“默认构造函数”
记住调用方法： Parent(1,1)

virtual 析构函数
当一个类被继承时，应该将父类的析构函数声明为virtual，
否则会有潜在的问题。

class Parent
{
	virtual ~Parent(){}  // 声明为virtual
};

考虑以下场景：

Parent* p = new Child();
delete p;  // 此时，调用的是谁的析构函数？

如果析构函数没有标识为virtual，则有潜在的隐患，并有可能直接导致程序崩溃。(资源没有被释放，并引申一系列问题）

类的大小，与 virtual关键字的影响
(1) 类的大小由成员变量决定。（这struct的原理相同)
类的大小成员函数的个数无关，即使一个类有10000个成员函数，对它所占的内存空间是没有影响的。
(2) 但是，如果有一个成员函数被声明为virtual，那类的大小会有些微的变化。（这个变化由编译器决定，一般是增加了4个字节）

小结
1.介绍继承关系中，父类的构造函数和析构函数将被调用。
2.当一个类被别的类继承时，应该将父类的析构函数声明为virtual。
（注：如果这个类在设计的时候，已经明确它不会被继承，则不需要声明为virtual）
3. 构造函数不能加 virtual

多重继承
(注：初学者可以跳过这一集，或者听一下有个印象就行）
定义这个语法的本意：一个孩子有父有母，可以从父母处各自继承一些特点。
语法：
用Father, Mother表示二个类

class Child : public Father, public Mother
{
};

表示Child继承于Father,Mother
在写法上，以冒号引导，每个父类用逗号隔开

多重继承的结果：从所有父类中，继承他们所有可以被继承的成员（public/protected)
在VC中展示

多重继承的问题
多重继承的问题：很明显，当多个父类有相同的成员时，会影响冲突。

所以，C++的抽象世界和现实世界是不一样的。

实际上，多重继承的理念一般是不会用到的。问题颇多。

（多重继承的有一个有用的地方，在下一集“纯虚函数”中介绍）

小结
1.可以多重继承，但多重继承一般是不使用的。（只有一种常见应用场景，在下一章）
2.我们要记住什么：只需要记住它是怎么写的
class Child : public Parent1, public Parent2
{
};

纯虚函数,抽象类

什么是纯虚函数
这次课的地位：很重要，设计模式中的概念：接口
但初学者第一次学习时只需要有个印象，等学完了全书再回头专门学习。

纯虚函数的语法：
将成员函数声明为virtual
后面加上 = 0
该函数没有函数体

例如，
class CmdHandler
{
public:
   virtual void OnCommand(char* cmdline) = 0;
};


含有纯虚函数的类，称为抽象类(Abstract Class)（或称纯虚类)。

例如，CmdHandler中有一个纯虚函数OnCommand()，因此，它是纯虚类。

抽象类不能够被实例化，即无法创建该对象。
CmdHandler ch; // 编译错误！！
CmdHandler* p = new CmdHandler(); // 编译错误！

问题：不能被实例化，还定义这个类做什么用？？？

抽象类的实际作用
抽象类/纯虚函数的实际用途：充当的“接口规范”
（相当于Java中的interface语法）
（用于替代C中的回调函数的用法）

接口规范：凡是遵循此规范的类，都必须实现指定的函数接口。通常是一系列接口。

比如，
class CmdHandler
{
public:
   virtual void OnCommand(const char* cmdline) = 0;
};

可以理解为：凡是遵循CmdHandler规范的类，都必须实现指定的函数接口：OnCommand()

实例演示
项目需求：用户输入一行命令，按回车完成输入。要求解析命令输入，并且处理。

设计：
   CmdInput：用于接收用户输入
   CmdHandler: 规定一系列函数接口
   MyParser: 接口的实现，实际用于解析处理的类

////////// main.cpp //////////
#include "CmdInput.h"
#include "MyParser.h"

int main()
{
	CmdInput input;
	MyParser parser;

	input.SetHandler(&parser);
	input.Run();

	return 0;
} 

小结
1.如何定义一个纯虚函数
2抽象类的实质作用: 接口规范
因为它只代表了一个规范，并没有具体实现，所以它不能被实例化。
3. 抽象类通常被多重继承
比如，一个普通的类，实现了多套接口规范，又继承于原有的父类。
4. 抽象类的析构函数应该声明为virtual，因为它是被设计用于继承的。