C/C++编程：确定你的public继承塑模出is-a关系

- 日理万妓 2023-01-20 04:57 9阅读 0赞

# 规则 #

> 以C++进行面向对象编程，**最重要**的一个规则是：**public inheritance(公开继承)意味着"is-a"的关系**

如果你令class D(“Derived”)以public形式继承class B(“Base”)，就意味着，每一个类型为D的对象同时也是一个类型为B的对象，反之则不成立。也意味着”B对象可以派上用场的任何地方，D对象一样可以派上用场“，因为每一个D对象都是一个B对象，反之不成立。

C++对于”public继承“严格指向上面见解，比如：

class Person{
        
    };
    class Student : public Person {
        };
    
    void eat(const Person &p){
        };   // 任何人都会吃
    void study(const Student &s){
        }; // 只有学生会学习
    
    int main(){
        
        Person p;
        Student s;
    
        eat(p);  // 人会吃
        eat(s); // 学生也会吃
       
        study(p); // error！！！不是所有的人都会学习
        study(s); // 只有学生会学习
    }

每个学生都是人，但不是每一个人都是学生。(一般)人能成立的事情\[比如生日\]，对学生也成立。对学生成立的事情\[比如学校\]对人不一定成立。

于是，在C++中，任何函数如果期望获得一个类型为Person(或者pointer-to-Person或者reference-to-Person)的实参，也接受一个Student对象(或者pointer-to-Student或者reference-to-Student))

# 示例一 #

有时候你的直觉可能会误导public继承与is-a之间的等价关系这个概念。举个例子，企鹅是一种鸟，这是事情。鸟可以飞，这也是事实。从而，你可以会这样描述：

class Bird{
        
    public:
    	virtual void fly();
    };
    
    class Pengin : public Bird{
          //企鹅是一种鸟
    
    }

但是实际上企鹅不会飞。这是怎么回事。事实上，不是所有的鸟都会飞，真正的应该这样写：

class Bird{
                           // 没有声明fly
    };
    
    class FlyingBird : public {
          // 会飞的鸟
    public:
    	virtual void fly();
    };
    
    
    class Pengin : public Bird{
          // 没有声明fly
    }

但这个方法不一定使用于所有，比如对于某些软件系统来说，不需要区分会飞的鸟和不会飞的鸟，从而第一个实现版本更好些。也就是说，世界上不存在一个”适用于所有软件系统“的设计，应该应地制宜。

另一种处理”所有的鸟都会飞，企鹅是鸟，但是企鹅不会飞“的方法是为企鹅重新定义fly函数，令它产生一个运行期错误：

class Pengin : public Bird{
        
    public:
    	virtual void fly() {
         error("Attempt to make a pengin fly!")};
    }

还有一种方法是不为Pengin 定义fly函数【推荐，因为好的接口可以防止无效的代码通过编译】：

class Bird{
                           // 没有声明fly
    };
    
    class Pengin : public Bird{
          // 没有声明fly
    }

# 示例二 #

Square类应该以public形式继承Rectangle吗？  
![在这里插入图片描述][20210511143927425.png]

class Rectangle{
        
    public:
    	virtual void setHeight(int newHeight);
    	virtual void setWidth(int newWidth);
    	virtual int height() const;
    	virtual int width() const;
    }
    
    void makeBigger(Rectangle &r){
        
    	int oldHeight = r.height();
    	r.setWidth(r.width() + 10);
    	assert(r.height() == oldHeight );
    }

显然，assert永远为真。因为makeBigger只改变r的宽度不改变高度

class Square : public Rectangle{
        };
    Square s;
    assert(s.width() == s.height());  // 这对所有的正方形一定为真
    makeBigger(s);  //所有继承，s是一种矩形，所以可以增加面积
    assert(s.width() == s.height());  // 对所有的正方形应该仍然为真

但是，显然我们遇到了问题：

*  调用makeBigger()之前，s的高度和宽度相同
 *  makeBigger()函数内，s的宽度改变，高度不变
 *  调用makeBigger()之后，s的高度和宽度应该还是相同（注意这里是传引用，所以改变的是原本，不是s的副本）

也就是说，某些可以施行于矩形身上的事情却不可以施行于正方形上。但是**public继承主张，能够施行于基类对象的每件事情，也可以施行于派生类对象上**。所以，用public继承塑模正方形和矩形的关系不正确，编译器通过并不代表程序正确。

# 总结 #

*  "public继承"意味着is-a。适用于基类身上的每一件事情也一定适用于派生类身上，因为每一个派生类对象也都是一个基类对象
 *  is-a并不是唯一存在于类之间的关系，另两个常见的关系是has-a(有一个)和is-implemented-in-tems-of(根据某物实现出)。将上面这些重要关系的任何一个塑模为is-a都是错误的，所以你应该确定你确实了解这些类相互关系之间的差异，并指导如何在C++中最好的塑模它们

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