C++继承

1. 概述

面向对象编程是一个巨大的编程范式，类之间的继承是它的一个基本方面，它是我们可以实际利用的最强大的特性之一。继承允许我们有一个相互关联的层次结构。换句话说，它允许我们有一个包含公共功能的基类，然后允许我们从那个基类中分离出来，从最初的父类中创建子类。这些类、继承等如此有用的主要原因是它可以帮助我们避免代码重复。代码复制是指我们必须多次写完全相同的代码，或者只是可能略有不同，本质上是完全一样的东西。我们不需要一遍又一遍的重复自己，我们可以把类之间的所有公共功能放在一个父类中，然后从基类（父类）创建（派生）一些类 。稍微改变下功能，或者引入全新的功能，继承给我们提供了这样一种方式，将这些公共代码放到基类中，这样我们就不用像写模版那样不断重复了。

2. 案例

1. 项目准备

准备一个简单的项目，项目中有一个main.cpp文件，内容如下

2. 开始案例

假设我有一个Entity类，它将管理游戏中所有的实体对象，在我们的游戏中有很多非常具体的实体，然而在某方面，它们将共享功能。例如，每个实体在我们的游戏中都有自己的位置，这可以通过2个float数来表达，我们有float X和float Y。

我们可能想赋予每个实体移动的能力，可通过一个Move方法，有一个xa和一个ya作为参数，作为我们想要移动的大小。

现在，我们有了一个基类，Entity类。

我们说过，在游戏中创建的每一个实体都将具有这些特征。

我们继续创建一个新类型，例如我们写一个Player类，目前还没有所谓的继承概念。所以基本上，如果我们从零开始，我们希望这个Player也有位置，因为这也是一个实体Entity。给player（角色）赋予位置是有意义的。其次我们还想让它能够移动，所以我们需要move函数。

所以，这个player最终写的东西和Entity这个很像。

也许这个player类有我们想要存储的额外数据，例如名字或类似的东西

所以可以看到，player和Entity实际上是不同的类了。然而，这有相当多的代码只是被复制粘贴。

所以，我们能做的就是利用继承的力量。

我们可以扩展这个Entity实体类，来创建一个名为Player的新类型，然后让Player存储新数据。比如，名字Name，或者可提供额外的功能，基类中不存在的函数。

下面，我们把Player变成Entity的子类，我们需要在类型声明后写一个冒号，然后我们写public Entity。

在我们写的这行代码中，发生了一些事情，Player类现在不仅拥有Player类型，而且它也有Entity类型，意思就是现在是两种类型了。类型在C++中是相当复杂的主题，因为一方面它们实际上并不存在，然而另一方面，它们又搞事情，特别是如果你有特定的运行时标记激活的话，那个时候我们再去深入了解这个东西是如何工作的。另外，Player现在拥有Entity拥有的所有东西，所以我们拥有所有类成员，比如X和Y。我们Player类中这两个数只是通过复制粘贴Entity类来的，所以，我们可以将Player类中所有重复的代码都去掉，只有新的东西，如名字Name，和打印名字的函数PrintName，这些都是新加的。

好了，现在，这个Player类看起来更干净了。现在，这个Player实际上是一个Entity，这意味着，仅仅看这个Player类并不能告诉我们所有，我们需要去找Entity类，看看它有什么，因为就Player而言，任何在Entity类中不是私有的东西，实际上都可以被Player访问。

下面，我们来测试一下。

假设，我们有一个Player的实例player。我们不仅可以调用PrintName函数，这个PrintName函数就在Player类里面。而且我们也可以像调用PrintName函数那样调用Move函数，并访问X和Y，就好像这个player是一个Entity一样。

因为Player继承了Entity。其他我们可以应用的概念是叫做多态，这个将在后续的篇章讨论。但基本上，多态是一个单一类型，但有多个类型的意思。还记得我们提到Player不只是Player类型，它还是一个Entity类型。这意味着我们可以在任何我们想要使用Entity的地方使用Player。这是有道理的，因为Player拥有Entity所拥有的一切，再加上一点新东西，甚至也可能完全一样，什么新东西都不加。但Entity总是player的超集。这意味着Player总是拥有Entity所拥有的一切，意味着如果我想创建一个打印Entity对象的独立功能，例如，通过访问X和Y变量并将它们打印到控制台，我可以传入Player对象到相同的函数中，即使这个函数式接受Entity作为参数。可以这样搞的原因是，Player类或者Player类型保证会有这些X和Y变量。因为它作为Entity的子类，意味着它包含了所有Entity的东西。我们可以做很多事情。比如所有这些多态特征，我们也可以改变父类或基类的行为。例如，通过重写一个方法，并给它新的代码来代替它父类原有的方法运行。但今天要讲的是，继承是我们一直在使用的一种方式，它只是我们扩展现有类并为基类提供新功能的一种方式。这是面相对象编程中最重要的东西之一。

记住，当我们创建一个子类时，它将包含父类所有包含的一切。

另一个证明这个的好方法，我们在Entity类中有浮点数X和Y。我们继续，打印一个Entity对象的大小到我们的控制台。

F5运行我们的程序

可以看到Entity的大小是8，这就是我们所期望的，因为我们在Entity类中有两个浮点数X和Y。

现在我们继续打印Player的大小，如果Player类没有扩展Entity，Player只是一个单独的类

Player类只有这个const char*指针，在32位的引用程序中，这应该是4字节的内存。

我们F5运行程序

然而，Player类扩展了Entity类

这意味着Player继承了Entity类的所有变量，所以Player的实际大小是4+4+4为12。

我们F5运行程序

可以看到确实是12，可以看到Player类实际上继承了Entity拥有的所有东西。就好像我们复制粘贴了所有东西。那个Entity进入了Player类，因为Player类现在是一个Entity，而且还有些额外的功能，比如名字Name。

记住，这些类的大小和内存实际上可以变化，如果我们开始重写函数和Player类，那么我们就需要维护一个V表（虚函数表），也就是需要额外的内存需要占用，现在先不讲这个。