【C/C++】积累和派生类的转换-编程知识

基类与派生类对象之间有赋值兼容关系，由于派生类中包含从基类继承的成员，因此可以将派生类的值赋给基类对象，在用到基类对象的时候可以用其子类对象代替。具体表现在以下几个方面。

一、派生类对象可以向基类对象赋值

可以用子类(即公用派生类)对象对其基类对象赋值。如

A a1;		// 定义基类A对象a1
B b1;		// 定义类A的公用派生类B的对象b1
a1 = b1;	// 用派生类B对象b1，对基类对象a1赋值。

在赋值时舍弃派生类自己新增的成员。也就是“大材小用”，如图所示。

在这里插入图片描述

实际上，所谓赋值只是对数据成员赋值，对成员函数不存在赋值问题。

请注意，赋值后不能企图通过对象a1去访问派生类对象b1的成员，因为b1的成员与a1的成员是不同的。假设age是派生类B中增加的公用数据成员，分析下面的用法：

a1.age=23;		// 错误，a1中不包含派生类中增加的成员
b1.age=21;		// 正确，b1中包含派生类中增加的成员

应当注意，子类型关系是单向的、不可逆的。B是A的子类型，不能说A是B的子类型。只能用子类对象对其基类对象赋值，而不能用基类对象对其子类对象赋值，理由是显然的，因为基类对象不包含派生类的成员，无法对派生类的成员赋值。同理，同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。

二、派生类对象可以替代基类对象向基类对象的引用进行赋值或初始化

如已定义了基类A对象a1，可以定义a1的引用变量：

A a1; 		// 定义基类A对象a1
B b1; 		// 定义公用派生类B对象b1
A& r= a1; 	// 定义基类A对象的引用变量r，并用a1对其初始化。

这时，引用变量r是a1的别名，r和a1共享同一段存储单元。

也可以用子类对象初始化引用变量r，将上面最后一行改为

A& r= b1;  	// 定义基类A对象的引用变量r，并用派生类B对象b1对其初始化

或者保留上面第3行“A& r=a1;”，而对r重新赋值：

r=b1;  		// 用派生类B对象b1，对a1的引用变量r赋值。

注意，此时r并不是b1的别名，也不与b1共享同一段存储单元。它只是b1中基类部分的别名，r与b1中基类部分共享同一段存储单元，r与b1具有相同的起始地址。

三、如果函数的参数是基类对象或基类对象的引用，相应的实参可以用子类对象。

如有一函数fun:

void fun(A& r)  //形参是类A的对象的引用变量
{cout<<r.num<<endl;
}  //输出该引用变量的数据成员num

函数的形参是类A的对象的引用变量，本来实参应该为A类的对象。由于子类对象与派生类对象赋值兼容，派生类对象能自动转换类型，在调用fun函数时可以用派生类B的对象b1作实参：

fun(b1);

输出b1中的基类数据成员num的值。

与前相同，在fun函数中只能输出派生类中基类成员的值。

四、派生类对象的地址可以赋给指向基类对象的指针变量，也就是说，指向基类对象的指针变量也可以指向派生类对象。

定义一个基类Student(学生)，再定义Student类的公用派生类Graduate(研究生)，用指向基类对象的指针输出数据。本例主要是说明用指向基类对象的指针指向派生类对象，为了减少程序长度，在每个类中只设很少成员。学生类只设num(学号),name(名字)和score(成绩)3个数据成员，Graduate类只增加一个数据成员pay(工资)。程序如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Student//声明Student类
{
public:Student(int, string,float);  //声明构造函数void display( );  //声明输出函数
private:int num;string name;float score;
};Student::Student(int n, string nam,float s)  //定义构造函数
{num=n;name=nam;score=s;
}void Student::display( )  //定义输出函数
{cout<<endl<<"num:"<<num<<endl;cout<<"name:"<<name<<endl;cout<<"score:"<<score<<endl;
}class Graduate:public Student  //声明公用派生类Graduate
{
public:Graduate(int, string ,float,float);  //声明构造函数void display( );  //声明输出函数
private:float pay;  //工资
};//定义构造函数
Graduate::Graduate(int n, string nam,float s,float p):Student(n,nam,s),pay(p){ }
void Graduate::display()  //定义输出函数
{Student::display();  //调用Student类的display函数cout<<"pay="<<pay<<endl;
}int main()
{Student stud1(1001,"Li",87.5);  //定义Student类对象stud1Graduate grad1(2001,"Wang",98.5,563.5);  //定义Graduate类对象grad1Student *pt=&stud1;  //定义指向Student类对象的指针并指向stud1pt->display( );  	//调用stud1.display函数pt=&grad1;  		//指针指向grad1pt->display( );  //调用grad1.display函数
}

下面对程序的分析很重要，请大家仔细阅读和思考。

很多读者会认为，在派生类中有两个同名的display成员函数，根据同名覆盖的规则，被调用的应当是派生类Graduate对象的display函数，在执行Graduate::display函数过程中调用Student::display函数，输出num,name,score，然后再输出pay的值。

事实上这种推论是错误的，先看看程序的输出结果：

num:1001
name:Li
score:87.5num:2001
name:wang
score:98.5

前3行是学生stud1的数据，后3行是研究生grad1的数据，并没有输出pay的值。

问题在于pt是指向Student类对象的指针变量，即使让它指向了grad1，但实际上pt指向的是grad1中从基类继承的部分。

通过指向基类对象的指针，只能访问派生类中的基类成员，而不能访问派生类增加的成员。所以pt->display()调用的不是派生类Graduate对象所增加的display函数，而是基类的display函数，所以只输出研究生grad1的num,name,score3个数据。

如果想通过指针输出研究生grad1的pay，可以另设一个指向派生类对象的指针变量ptr，使它指向grad1，然后用ptr->display()调用派生类对象的display函数。但这不大方便。

通过本例可以看到，用指向基类对象的指针变量指向子类对象是合法的、安全的，不会出现编译上的错误。但在应用上却不能完全满足人们的希望，人们有时希望通过使用基类指针能够调用基类和子类对象的成员。如果能做到这点，程序人员会感到方便。后续章节将会解决这个问题。办法是使用虚函数和多态性。

五、精简例子：

class Animal
{
public:void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};class Cat :public Animal
{
public:void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}
};void DoSpeak(Animal & animal)
{animal.speak();
}void test01()
{Cat cat;DoSpeak(cat);
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}