C++ 继承机制详解：从基础到多继承与组合

三、重定义（隐藏）

在继承体系中，基类和派生类拥有独立的作用域。如果子类和父类中存在同名成员，子类成员将屏蔽对父类同名成员的直接访问，这种情况称为'隐藏'或'重定义'。

注：

1. 成员函数只需要函数名相同就构成隐藏，参数列表不同也不影响隐藏判定（除非使用 using 声明）。
2. 在实际项目中，尽量避免在继承体系里定义同名的成员，以免混淆。

示例①：成员变量同名

class Base {
public:
    int num;
};

class Derived : public Base {
public:
    int num;
};

int main() {
    Derived d;
    d.num = 10; // 访问的是 Derived::num
    d.Base::num = 20; // 显式访问 Base::num
}

如果不指定作用域，编译器优先查找局部域，然后是子类域，最后是父类域。找到一处即停止查询。

示例②：成员函数同名

class Base {
public:
    void fun() { cout << "Base" << endl; }
    void fun(int x) { cout << "Base int" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
    void fun() { cout << "Derived" << endl; }
};

int main() {
    Derived d;
    d.fun();      // 调用 Derived::fun，Base::fun 被隐藏
    d.fun(1);     // 报错！Base::fun(int) 也被隐藏了
}

通俗理解，当父子类出现同名成员时，默认先访问子类的同名成员，父类的同名成员仿佛被'藏'起来了。

四、派生类的默认成员函数

派生类的生命周期管理依赖于基类的配合。

基本特性

派生类的构造函数必须调用基类的构造函数来初始化基类部分。如果基类没有默认构造函数，必须在派生类构造函数的初始化列表中显式调用。拷贝构造函数和赋值运算符同理。析构函数则是先清理派生类成员，再自动调用基类析构函数。

总结：

1. 派生类继承自基类的那部分，其构造、拷贝构造、赋值重载以及析构都需要通过派生类调用基类的来完成。
2. 构造顺序：先基类，后派生类。
3. 析构顺序：先派生类，后基类。

显式调用说明

1. 父类的普通构造函数：若父类有默认构造函数，子类可不显式调用；若无，则必须显式调用。
2. 父类的拷贝构造函数：子类的拷贝构造函数不会自动调用父类的拷贝构造函数，而是默认调用父类的默认构造函数。因此，若需正确拷贝父类部分，必须在初始化列表中显式调用父类的拷贝构造函数。
3. 父类的赋值运算符重载：子类的赋值运算符重载不会自动调用父类的赋值运算符，需在函数体内部显式调用 Parent::operator=(other)。

五、继承与友元

友元关系不能继承。父类的友元不能访问子类的私有和保护成员，即使这些成员是从父类继承来的。因为父类的友元并不是子类的友元。

六、继承与静态成员

1. 基类静态成员变量

基类的静态成员变量在内存中仅存在一份实例，所有派生类（及基类自身的对象）共享这一份数据，不会因继承而产生新的副本。

• 内存唯一：全局区分配一次。
• 共享修改：任何对象修改都会反映在所有访问者眼中。
• 访问方式：推荐用 类名::静态成员 访问。

2. 基类静态成员函数

派生类会继承该函数的实现，且所有派生类共享同一函数实例。

• 无多态性：静态成员函数无法被声明为 virtual，不支持多态。即使派生类重写了同名静态函数，也只是'隐藏'，而非覆盖。

3. 派生类对基类静态成员的'隐藏'

若派生类定义了与基类同名的静态成员，会隐藏基类的静态成员，但不会覆盖。基类成员仍独立存在。

七、多继承

1. 单继承

前面例子多为单继承，此处略过。

2. 多继承

一般不建议设计出多继承，因为它增加了复杂度。

class Base1 {};
class Base2 {};
class Derived : public Base1, public Base2 {};

Derived 同时拥有 Base1 和 Base2 的成员。

3. 菱形继承

警告：一定不要设计出菱形继承，否则在复杂度和性能上可能出问题。 菱形继承会导致派生类中出现数据冗余和访问歧义。例如 FinalDerived 继承 Derived1 和 Derived2，两者都继承 Base，导致 FinalDerived 中有两份 Base 的成员。

4. 菱形继承的解决方法：虚继承

虚继承确保最终派生类中只保留共同基类的一份实例。

class Base { public: int x; };
class Derived1 : virtual public Base {};
class Derived2 : virtual public Base {};
class FinalDerived : public Derived1, public Derived2 {};

底层原理： 虚基类实例被移到内存末尾，成为共享实例。派生类增加虚基类指针（vbptr）和虚基类表（vbtable）来记录偏移量。最终派生类负责初始化虚基类。

注意：

• 仅在菱形继承场景下使用虚继承。
• 非菱形结构无需使用，徒增开销。

八、对象组合

通过在一个类中声明另一个类的对象作为成员，实现功能组合。这体现了 "has-a" 关系。

对象组合的形式

1. 严格组合：成员对象完全依赖所属对象存在（如汽车和发动机）。
2. 聚合：成员对象可独立存在，被所属对象引用（如公司和员工）。
3. 关联：两个类通过指针/引用建立临时联系（如客户和订单）。

对象组合的优势

• 低耦合：修改成员对象内部实现不影响组合类。
• 高灵活性：可替换不同的成员对象。
• 避免菱形继承问题：多继承导致的歧义可通过组合解决。

总结： 在实际开发中，应遵循'优先使用组合，而非继承'（Favor Composition Over Inheritance）的设计原则，以构建更健壮、易维护的代码。