解析C++编程中的继承方面的运用

C++继承与组合详解
我们知道，在一个类中可以用类对象作为数据成员，即子对象（详情请查看：C++有子对象的派生类的构造函数）。实际上，对象成员的类型可以是本派生类的基类，也可以是另外一个已定义的类。在一个类中以另一个类的对象作为数据成员的，称为类的组合(composition)。

例如，声明Professor(教授)类是Teacher(教师)类的派生类，另有一个类BirthDate(生日)，包含year,month,day等数据成员。可以将教授生日的信息加入到Professor类的声明中。如：

class Teacher //教师类
{
public:
  // Some Code
private:
  int num;
  string name;
  char sex;
};
class BirthDate //生日类
{
public:
  // Some Code
private:
  int year;
  int month;
  int day;
};
class Professor:public Teacher //教授类
{
public:
  // Some Code
private:
  BirthDate birthday; //BirthDate类的对象作为数据成员
};

类的组合和继承一样，是软件重用的重要方式。组合和继承都是有效地利用已有类的资源。但二者的概念和用法不同。通过继承建立了派生类与基类的关系，它是一种 “是”的关系，如“白猫是猫”，“黑人是人”，派生类是基类的具体化实现，是基类中的一 种。通过组合建立了成员类与组合类（或称复合类）的关系，在本例中BirthDate是成员类，Professor是组合类（在一个类中又包含另一个类的对象成员）。它们之间不是‘‘是”的 关系，而是“有”的关系。不能说教授(Professor)是一个生日(BirthDate)，只能说教授(Professor)有一个生日(BirthDate)的属性。

Professor类通过继承，从Teacher类得到了num,name,age,sex等数据成员，通过组合，从BirthDate类得到了year,month,day等数据成员。继承是纵向的，组合是横向的。

如果定义了Professor对象prof1，显然prof1包含了生日的信息。通过这种方法有效地组织和利用现有的类，大大减少了工作量。如果有
 

  void fun1(Teacher &);
  void fun2(BirthDate &);

在main函数中调用这两个函数：
  

 fun1(prof1); //正确，形参为Teacher类对象的引用，实参为Teacher类的子类对象，与之赋值兼容
  fun2(prof1.birthday); //正确，实参与形参类型相同，都是BirthDate类对象
  fun2(prof1); //错误，形参要求是BirthDate类对象，而prof1是Professor类型，不匹配

如果修改了成员类的部分内容，只要成员类的公用接口(如头文件名)不变，如无必要，组合类可以不修改。但组合类需要重新编译。

继承在软件开发中的重要意义
继承是面向对象技术的重要内容，有了继承，使软件的重用成为可能。

过去，软件人员开发新的软件，能从已有的软件中直接选用完全符合要求的部件不 多，一般都要进行许多修改才能使用，实际上有相当部分要重新编写，工作童很大。缩短软件开发过程的关键是鼓励软件重用。继承机制解决了这个问題。编写面向对象的程序时要把注意力放在实现对自己有用的类上面，对已有的类加以整理和分类，进行剪裁和修改，在此基础上集中精力编写派生类新增加的部分，使这些类能够被程序设计的许多领域使用。继承是C++和C的蟑重要的区别之一。

由于C++提供了继承的机制，这就吸引了许多厂商开发各类实用的类库。用户将它们作为基类去建立适合于自己的类(即派生类)，并在此基础上设计自己的应用程序。类库的出现使得软件的重用更加方便，现在有一些类库是随着C++编译系统卖给用户的。读者不要认为类库是C++编译系统的一部分。不同的C++编译系统提供的由不同厂商开发的类库一般是不同的。在一个C++编译系统环境下利用类库开发的稈序，在另一种C++编译系统环境下可能不能工作，除非把类库也移植过去。考虑到广大用户的情况，目前随C++编译系统提供的类库是比较通用的，但它的针对性和实用范围也随之受到限制。 随着C ++在全球的迅速推广，在世界范围内开发用于各个领域的类库的工作正日益兴旺。

对类库中类的声明一般放在头文件中，类的实现(函数的定义部分)是单独编译的，以目标代码形式存放在系统某一目录下。用户使用类库时，不需要了解源代码，但必须知道头文件的使用方法和怎样去连接这些目标代码(在哪个子目录下)，以便源程序在编译后与之连接。

由于基类是单独编译的，在程序编译时只需对派生类新增的功能进行编译，这就大大提高了调试程序的效率。如果在必要时修改了基类，只要基类的公用接口不变，派生类不必修改，但基类需要重新编译，派生类也必须重新编译，否则不起作用。

那么，人们为什么这么看重继承，要求在软件开发中使用继承机制，尽可能地通过继承建立一批新的类？为什么不是将已有的类加以修改，使之满足自己应用的要求呢？

归纳起来，有以下几个原因：
有许多基类是被程序的其他部分或其他程序使用的，这些程序要求保留原有的 基类不受破坏。使用继承是建立新的数据类型，它继承了基类的所有特征，但不改变基类本身。基类的名称、构成和访问属性丝毫没有改变，不会影响其他程序的使用。
用户往往得不到基类的源代码。如果想修改已有的类，必须掌握类的声明和类的实现(成员函数的定义)的源代码。但是，如果使用类库，用户是无法知道成员函数的代码的，因此也就无法对基类进行修改。
在类库中，一个基类可能已被指定与用户所需的多种组件建立了某种关系，因此 在类库中的基类是不容许修改的（即使用户知道了源代码，也决不允许修改）。
实际上，许多基类并不是从已有的其他程序中选取来的，而是专门作为基类设计的。有些基类可能并没有什么独立的功能，只是一个框架，或者说是抽象类。人们根据需要设计了一批能适用于不同用途的通用类，目的是建立通用的数据结构，以便用户在此基础上添加各种功能，从而建立各种功能的派生类。
在面向对象程序设计中，需要设计类的层次结构，从最初的抽象类出发，每一层派生类的建立都逐步地向着目标的具体实现前进，换句话说，是不断地从抽象到具体的过 程。每一层的派生和继承都需要站在整个系统的角度统一规划，精心组织。