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C++ 中的继承是类与类之间的关系，是一个很简单很直观的概念，与现实世界中的继承类似，例如儿子继承父亲的财产。
**继承（Inheritance）**可以理解为一个类从另一个类获取成员变量和成员函数的过程。例如类 B 继承于类 A，那么 B 就拥有 A 的成员变量和成员函数。
在C++中，**派生（Derive）**和继承是一个概念，只是站的角度不同。继承是儿子接收父亲的产业，派生是父亲把产业传承给儿子。
被继承的类称为父类或基类，继承的类称为子类或派生类。“子类”和“父类”通常放在一起称呼，“基类”和“派生类”通常放在一起称呼。
派生类除了拥有基类的成员，还可以定义自己的新成员，以增强类的功能。
以下是两种典型的使用继承的场景：
当你创建的新类与现有的类相似，只是多出若干成员变量或成员函数时，可以使用继承，这样不但会减少代码量，而且新类会拥有基类的所有功能。
当你需要创建多个类，它们拥有很多相似的成员变量或成员函数时，也可以使用继承。可以将这些类的共同成员提取出来，定义为基类，然后从基类继承，既可以节省代码，也方便后续修改成员。
下面我们定义一个基类 People，然后由此派生出 Student 类：
#include<iostream>
using namespace std;
//基类 Pelple
class People{
public:
void setname(char *name);
void setage(int age);
char *getname();
int getage();
private:
char *m_name;
int m_age;
};
void People::setname(char *name){ m_name = name; }
void People::setage(int age){ m_age = age; }
char* People::getname(){ return m_name; }
int People::getage(){ return m_age;}
//派生类 Student
class Student: public People{
public:
void setscore(float score);
float getscore();
private:
float m_score;
};
void Student::setscore(float score){ m_score = score; }
float Student::getscore(){ return m_score; }
int main(){
Student stu;
stu.setname("小明");
stu.setage(16);
stu.setscore(95.5f);
cout<<stu.getname()<<"的年龄是 "<<stu.getage()<<"，成绩是 "<<stu.getscore()<<endl;
return 0;
}
运行结果：
小明的年龄是 16，成绩是 95.5
本例中，People 是基类，Student 是派生类。Student 类继承了 People 类的成员，同时还新增了自己的成员变量 score 和成员函数 setscore()、getscore()。这些继承过来的成员，可以通过子类对象访问，就像自己的一样。
请认真观察代码第21行：
class Student: public People
这就是声明派生类的语法。class 后面的“Student”是新声明的派生类，冒号后面的“People”是已经存在的基类。在“People”之前有一关键宇 public，用来表示是公有继承。
由此总结出继承的一般语法为：
class 派生类名:［继承方式］ 基类名{
派生类新增加的成员
};
继承方式包括 public（公有的）、private（私有的）和 protected（受保护的），此项是可选的，如果不写，那么默认为 private。我们将在下节详细讲解这些不同的继承方式。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2269.html
C++继承的一般语法为：
class 派生类名:［继承方式］ 基类名{
派生类新增加的成员
};
继承方式限定了基类成员在派生类中的访问权限，包括 public（公有的）、private（私有的）和 protected（受保护的）。此项是可选项，如果不写，默认为 private（成员变量和成员函数默认也是 private）。
现在我们知道，public、protected、private 三个关键字除了可以修饰类的成员，还可以指定继承方式。
类成员的访问权限由高到低依次为 public --> protected --> private，我们在《C++类成员的访问权限以及类的封装》一节中讲解了 public 和 private：public 成员可以通过对象来访问，private 成员不能通过对象访问。
现在再来补充一下 protected。protected 成员和 private 成员类似，也不能通过对象访问。但是当存在继承关系时，protected 和 private 就不一样了：基类中的 protected 成员可以在派生类中使用，而基类中的 private 成员不能在派生类中使用，下面是详细讲解。
不同的继承方式会影响基类成员在派生类中的访问权限。
1) public继承方式
2) protected继承方式
3) private继承方式
通过上面的分析可以发现：
也就是说，继承方式中的 public、protected、private 是用来指明基类成员在派生类中的最高访问权限的。
不管继承方式如何，基类中的 private 成员在派生类中始终不能使用（不能在派生类的成员函数中访问或调用）。
如果希望基类的成员能够被派生类继承并且毫无障碍地使用，那么这些成员只能声明为 public 或 protected；只有那些不希望在派生类中使用的成员才声明为 private。
如果希望基类的成员既不向外暴露（不能通过对象访问），还能在派生类中使用，那么只能声明为 protected。
注意，我们这里说的是基类的 private 成员不能在派生类中使用，并没有说基类的 private 成员不能被继承。实际上，基类的 private 成员是能够被继承的，并且（成员变量）会占用派生类对象的内存，它只是在派生类中不可见，导致无法使用罢了。private 成员的这种特性，能够很好的对派生类隐藏基类的实现，以体现面向对象的封装性。
下表汇总了不同继承方式对不同属性的成员的影响结果 继承方式/基类成员 public成员 protected成员 private成员 public继承 protected继承 private继承
| public | protected | 不可见 |
| protected | protected | 不可见 |
| private | private | 不可见 |
由于 private 和 protected 继承方式会改变基类成员在派生类中的访问权限，导致继承关系复杂，所以实际开发中我们一般使用 public。
【示例】演示类的继承关系。
#include<iostream>
using namespace std;
//基类People
class People{
public:
void setname(char *name);
void setage(int age);
void sethobby(char *hobby);
char *gethobby();
protected:
char *m_name;
int m_age;
private:
char *m_hobby;
};
void People::setname(char *name){ m_name = name; }
void People::setage(int age){ m_age = age; }
void People::sethobby(char *hobby){ m_hobby = hobby; }
char *People::gethobby(){ return m_hobby; }
//派生类Student
class Student: public People{
public:
void setscore(float score);
protected:
float m_score;
};
void Student::setscore(float score){ m_score = score; }
//派生类Pupil
class Pupil: public Student{
public:
void setranking(int ranking);
void display();
private:
int m_ranking;
};
void Pupil::setranking(int ranking){ m_ranking = ranking; }
void Pupil::display(){
cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，考试成绩为"<<m_score<<"分，班级排名第"<<m_ranking<<"，TA喜欢"<<gethobby()<<"。"<<endl;
}
int main(){
Pupil pup;
pup.setname("小明");
pup.setage(15);
pup.setscore(92.5f);
pup.setranking(4);
pup.sethobby("乒乓球");
pup.display();
return 0;
}
运行结果：
小明的年龄是15，考试成绩为92.5分，班级排名第4，TA喜欢乒乓球。
这是一个多级继承的例子，Student 继承自 People，Pupil 又继承自 Student，它们的继承关系为 People --> Student --> Pupil。Pupil 是最终的派生类，它拥有基类的 m_name、m_age、m_score、m_hobby 成员变量以及 setname()、setage()、sethobby()、gethobby()、setscore() 成员函数。
注意，在派生类 Pupil 的成员函数 display() 中，我们借助基类的 public 成员函数 gethobby() 来访问基类的 private 成员变量 m_hobby，因为 m_hobby 是 private 属性的，在派生类中不可见，所以只能借助基类的 public 成员函数 sethobby()、gethobby() 来访问。
在派生类中访问基类 private 成员的唯一方法就是借助基类的非 private 成员函数，如果基类没有非 private 成员函数，那么该成员在派生类中将无法访问。
使用 using 关键字可以改变基类成员在派生类中的访问权限，例如将 public 改为 private、将 protected 改为 public。
注意：using 只能改变基类中 public 和 protected 成员的访问权限，不能改变 private 成员的访问权限，因为基类中 private 成员在派生类中是不可见的，根本不能使用，所以基类中的 private 成员在派生类中无论如何都不能访问。
using 关键字使用示例：
#include<iostream>
using namespace std;
//基类People
class People {
public:
void show();
protected:
char *m_name;
int m_age;
};
void People::show() {
cout << m_name << "的年龄是" << m_age << endl;
}
//派生类Student
class Student : public People {
public:
void learning();
public:
using People::m_name; //将protected改为public
using People::m_age; //将protected改为public
float m_score;
private:
using People::show; //将public改为private
};
void Student::learning() {
cout << "我是" << m_name << "，今年" << m_age << "岁，这次考了" << m_score << "分！" << endl;
}
int main() {
Student stu;
stu.m_name = "小明";
stu.m_age = 16;
stu.m_score = 99.5f;
stu.show(); //compile error
stu.learning();
return 0;
}
代码中首先定义了基类 People，它包含两个 protected 属性的成员变量和一个 public 属性的成员函数。定义 Student 类时采用 public 继承方式，People 类中的成员在 Student 类中的访问权限默认是不变的。
不过，我们使用 using 改变了它们的默认访问权限，如代码第 21~25 行所示，将 show() 函数修改为 private 属性的，是降低访问权限，将 name、age 变量修改为 public 属性的，是提高访问权限。
因为 show() 函数是 private 属性的，所以代码第 36 行会报错。把该行注释掉，程序输出结果为：
我是小明，今年16岁，这次考了99.5分！
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2271.html
如果派生类中的成员（包括成员变量和成员函数）和基类中的成员重名，那么就会遮蔽从基类继承过来的成员。所谓遮蔽，就是在派生类中使用该成员（包括在定义派生类时使用，也包括通过派生类对象访问该成员）时，实际上使用的是派生类新增的成员，而不是从基类继承来的。
下面是一个成员函数的名字遮蔽的例子：
#include<iostream>
using namespace std;
//基类People
class People{
public:
void show();
protected:
char *m_name;
int m_age;
};
void People::show(){
cout<<"嗨，大家好，我叫"<<m_name<<"，今年"<<m_age<<"岁"<<endl;
}
//派生类Student
class Student: public People{
public:
Student(char *name, int age, float score);
public:
void show(); //遮蔽基类的show()
private:
float m_score;
};
Student::Student(char *name, int age, float score){
m_name = name;
m_age = age;
m_score = score;
}
void Student::show(){
cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}
int main(){
Student stu("小明", 16, 90.5);
//使用的是派生类新增的成员函数，而不是从基类继承的
stu.show();
//使用的是从基类继承来的成员函数
stu.People::show();
return 0;
}
运行结果：
小明的年龄是16，成绩是90.5
嗨，大家好，我叫小明，今年16岁
本例中，基类 People 和派生类 Student 都定义了成员函数 show()，它们的名字一样，会造成遮蔽。第 37 行代码中，stu 是 Student 类的对象，默认使用 Student 类的 show() 函数。
但是，基类 People 中的 show() 函数仍然可以访问，不过要加上类名和域解析符，如第 39 行代码所示。
基类成员和派生类成员的名字一样时会造成遮蔽，这句话对于成员变量很好理解，对于成员函数要引起注意，不管函数的参数如何，只要名字一样就会造成遮蔽。换句话说，基类成员函数和派生类成员函数不会构成重载，如果派生类有同名函数，那么就会遮蔽基类中的所有同名函数，不管它们的参数是否一样。
下面的例子很好的说明了这一点：
#include<iostream>
using namespace std;
//基类Base
class Base{
public:
void func();
void func(int);
};
void Base::func(){ cout<<"Base::func()"<<endl; }
void Base::func(int a){ cout<<"Base::func(int)"<<endl; }
//派生类Derived
class Derived: public Base{
public:
void func(char *);
void func(bool);
};
void Derived::func(char *str){ cout<<"Derived::func(char *)"<<endl; }
void Derived::func(bool is){ cout<<"Derived::func(bool)"<<endl; }
int main(){
Derived d;
d.func("c.biancheng.net");
d.func(true);
d.func(); //compile error
d.func(10); //compile error
d.Base::func();
d.Base::func(100);
return 0;
}
本例中，Base 类的func()、func(int)和 Derived 类的func(char *)、func(bool)四个成员函数的名字相同，参数列表不同，它们看似构成了重载，能够通过对象 d 访问所有的函数，实则不然，Derive 类的 func 遮蔽了 Base 类的 func，导致第 26、27 行代码没有匹配的函数，所以调用失败。
如果说有重载关系，那么也是 Base 类的两个 func 构成重载，而 Derive 类的两个 func 构成另外的重载。
至于 Base 类和 Derived 类的 4 个 func 为什么不会构成重载，我们将在VIP教程《C++类继承时的作用域嵌套，破解C++继承的一切秘密！》一节中讲解，届时读者必将有所顿悟。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/vip_2272.html
类其实也是一种作用域，每个类都会定义它自己的作用域，在这个作用域内我们再定义类的成员，这一点已在《类其实也是一种作用域》中讲到。当存在继承关系时，派生类的作用域嵌套在基类的作用域之内，如果一个名字在派生类的作用域内无法找到，编译器会继续到外层的基类作用域中查找该名字的定义。
换句话说，作用域能够彼此包含，被包含（或者说被嵌套）的作用域称为内层作用域（inner scope），包含着别的作用域的作用域称为外层作用域（outer scope）。一旦在外层作用域中声明（或者定义）了某个名字，那么它所嵌套着的所有内层作用域中都能访问这个名字。同时，允许在内层作用域中重新定义外层作用域中已有的名字。
假设 Base 是基类，Derived 是派生类，那么它们的作用域的嵌套关系如下图所示：
派生类的作用域位于基类作用域之内这一事实可能有点出人意料，毕竟在我们的代码中派生类和基类的定义是相互分离的。不过也恰恰因为类作用域有这种继承嵌套的关系，所以派生类才能像使用自己的成员一样来使用基类的成员。
一个类作用域嵌套的例子：
#include<iostream>
using namespace std;
class A{
public:
void func();
public:
int n;
};
void A::func(){ cout<<"c.biancheng.net"<<endl; }
class B: public A{
public:
int n;
int m;
};
class C: public B{
public:
int n;
int x;
};
int main(){
C obj;
obj.n;
obj.func();
cout<<sizeof(C)<<endl;
return 0;
}
运行结果：
c.biancheng.net
20
本例中，B 继承自 A，C继承自 B，它们作用域的嵌套关系如下图所示：
obj 是 C 类的对象，通过 obj 访问成员变量 n 时，在 C 类的作用域中就能够找到了 n 这个名字。虽然 A 类和 B 类都有名字 n，但编译器不会到它们的作用域中查找，所以是不可见的，也即派生类中的 n 遮蔽了基类中的 n。
通过 obj 访问成员函数 func() 时，在 C 类的作用域中没有找到 func 这个名字，编译器继续到 B 类的作用域（外层作用域）中查找，仍然没有找到，再继续到 A 类的作用域中查找，结果就发现了 func 这个名字，于是查找结束，编译器决定调用 A 类作用域中的 func() 函数。
这个过程叫做名字查找（name lookup），也就是在作用域链中寻找与所用名字最匹配的声明（或定义）的过程。
对于成员变量这个过程很好理解，对于成员函数要引起注意，编译器仅仅是根据函数的名字来查找的，不会理会函数的参数。换句话说，一旦内层作用域有同名的函数，不管有几个，编译器都不会再到外层作用域中查找，编译器仅把内层作用域中的这些同名函数作为一组候选函数；这组候选函数就是一组重载函数。
说白了，只有一个作用域内的同名函数才具有重载关系，不同作用域内的同名函数是会造成遮蔽，使得外层函数无效。派生类和基类拥有不同的作用域，所以它们的同名函数不具有重载关系。
我们不妨再来回顾一下上节的例子：
#include<iostream>
using namespace std;
//基类Base
class Base{
public:
void func();
void func(int);
};
void Base::func(){ cout<<"Base::func()"<<endl; }
void Base::func(int a){ cout<<"Base::func(int)"<<endl; }
//派生类Derived
class Derived: public Base{
public:
void func(char *);
void func(bool);
};
void Derived::func(char *str){ cout<<"Derived::func(char *)"<<endl; }
void Derived::func(bool is){ cout<<"Derived::func(bool)"<<endl; }
int main(){
Derived d;
d.func("c.biancheng.net");
d.func(true);
d.func(); //compile error
d.func(10); //compile error
d.Base::func();
d.Base::func(100);
return 0;
}
虽然 Derived 类和 Base 类都有同名的 func 函数，但它们位于不同的作用域，Derived 类的 func 会遮蔽 Base 类的 func。d 是 Derived 类的对象，调用 func 函数时，编译器会先在 Derived 类中查找“func”这个名字，发现有两个，也即void func(char*)和void func(bool)，这就是一组候选函数。
执行到第 26、27 行代码时，在候选函数中没有找到匹配的函数，所以调用失败，这时编译器会抛出错误信息，而不是再到 Base 类中查找同名函数。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/vip_2273.html
在《C++对象的内存模型》一节中我们讲解了没有继承时对象内存的分布情况。这时的内存模型很简单，成员变量和成员函数会分开存储：
当存在继承关系时，内存模型会稍微复杂一些。
有继承关系时，派生类的内存模型可以看成是基类成员变量和新增成员变量的总和，而所有成员函数仍然存储在另外一个区域——代码区，由所有对象共享。请看下面的代码：
#include <cstdio>
using namespace std;
//基类A
class A{
public:
A(int a, int b);
public:
void display();
protected:
int m_a;
int m_b;
};
A::A(int a, int b): m_a(a), m_b(b){}
void A::display(){
printf("m_a=%d, m_b=%d\n", m_a, m_b);
}
//派生类B
class B: public A{
public:
B(int a, int b, int c);
void display();
protected:
int m_c;
};
B::B(int a, int b, int c): A(a, b), m_c(c){ }
void B::display(){
printf("m_a=%d, m_b=%d, m_c=%d\n", m_a, m_b, m_c);
}
int main(){
A obj_a(99, 10);
B obj_b(84, 23, 95);
obj_a.display();
obj_b.display();
return 0;
}
obj_a 是基类对象，obj_b 是派生类对象。假设 obj_a 的起始地址为 0X1000，那么它的内存分布如下图所示：
假设 obj_b 的起始地址为 0X1100，那么它的内存分布如下图所示：
可以发现，基类的成员变量排在前面，派生类的排在后面。
为了让大家理解更加透彻，我们不妨再由 B 类派生出一个 C 类：
//声明并定义派生类C
class C: public B{
public:
C(char a, int b, int c, int d);
public:
void display();
private:
int m_d;
};
C::C(char a, int b, int c, int d): B(a, b, c), m_d(d){ }
void C::display(){
printf("m_a=%d, m_b=%d, m_c=%d, m_d=%d\n", m_a, m_b, m_c, m_d);
}
//创建C类对象obj_c
C obj_c(84, 23, 95, 60);
obj_c.display();
假设 obj_c 的起始地址为 0X1200，那么它的内存分布如下图所示：
成员变量按照派生的层级依次排列，新增成员变量始终在最后。
更改上面的 C 类，让它的成员变量遮蔽 A 类和 B 类的成员变量：
//声明并定义派生类C
class C: public B{
public:
C(char a, int b, int c, int d);
public:
void display();
private:
int m_b; //遮蔽A类的成员变量
int m_c; //遮蔽B类的成员变量
int m_d; //新增成员变量
};
C::C(char a, int b, int c, int d): B(a, b, c), m_b(b), m_c(c), m_d(d){ }
void C::display(){
printf("A::m_a=%d, A::m_b=%d, B::m_c=%d\n", m_a, A::m_b, B::m_c);
printf("C::m_b=%d, C::m_c=%d, C::m_d=%d\n", m_b, m_c, m_d);
}
//创建C类对象obj_c
C obj_c(84, 23, 95, 60);
obj_c.display();
假设 obj_c 的起始地址为 0X1300，那么它的内存分布如下图所示：
当基类 A、B 的成员变量被遮蔽时，仍然会留在派生类对象 obj_c 的内存中，C 类新增的成员变量始终排在基类 A、B 的后面。
总结：在派生类的对象模型中，会包含所有基类的成员变量。这种设计方案的优点是访问效率高，能够在派生类对象中直接访问基类变量，无需经过好几层间接计算。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/vip_2279.html
我们都知道，C++ 不允许通过对象来访问 private、protected 属性的成员变量，例如：
#include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
A(int a, int b, int c);
private:
int m_a;
int m_b;
int m_c;
};
A::A(int a, int b, int c): m_a(a), m_b(b), m_c(c){ }
int main(){
A obj(10, 20, 30);
int a = obj.m_a; //Compile Error
A *p = new A(40, 50, 60);
int b = p->m_b; //Compile Error
return 0;
}
这段代码说明了，无论通过对象变量还是对象指针，都不能访问 private 属性的成员变量。
不过 C++ 的这种限制仅仅是语法层面的，通过某种“蹩脚”的方法，我们能够突破访问权限的限制，访问到 private、protected 属性的成员变量，赋予我们这种“特异功能”的，正是强大而又灵活的指针（Pointer）。
在对象的内存模型中，成员变量和对象的开头位置会有一定的距离。以上面的 obj 为例，它的内存模型为：
图中假设 obj 对象的起始地址为 0X1000，m_a、m_b、m_c 与对象开头分别相距 0、4、8 个字节，我们将这段距离称为偏移（Offset）。一旦知道了对象的起始地址，再加上偏移就能够求得成员变量的地址，知道了成员变量的地址和类型，也就能够轻而易举地知道它的值。
当通过对象指针访问成员变量时，编译器实际上也是使用这种方式来取得它的值。为了说明问题，我们不妨将上例中成员变量的访问权限改为 public，再来执行第 18 行的语句：
int b = p->m_b;
此时编译器内部会发生类似下面的转换：
int b = (int)( (int)p + sizeof(int) );
p 是对象 obj 的指针，(int)p将指针转换为一个整数，这样才能进行加法运算；sizeof(int)用来计算 m_b 的偏移；(int)p + sizeof(int)得到的就是 m_b 的地址，不过因为此时是int类型，所以还需要强制转换为int *类型；开头的*用来获取地址上的数据。
如果通过 p 指针访问 m_a：
int a = p -> m_a;
那么将被转换为下面的形式：
int a = * (int*) ( (int)p + 0 );
经过简化以后为：
int a = (int)p;
上述的转换过程是编译器自动完成的，当成员变量的访问权限为 private 时，我们也可以手动转换，只要能正确计算偏移即可，这样就突破了访问权限的限制。
修改上例中的代码，借助偏移来访问 private 属性的成员变量：
#include <iostream>
using namespace std;
class A{
public:
A(int a, int b, int c);
private:
int m_a;
int m_b;
int m_c;
};
A::A(int a, int b, int c): m_a(a), m_b(b), m_c(c){ }
int main(){
A obj(10, 20, 30);
int a1 = *(int*)&obj;
int b = *(int*)( (int)&obj + sizeof(int) );
A *p = new A(40, 50, 60);
int a2 = *(int*)p;
int c = *(int*)( (int)p + sizeof(int)*2 );
cout<<"a1="<<a1<<", a2="<<a2<<", b="<<b<<", c="<<c<<endl;
return 0;
}
运行结果：
a1=10, a2=40, b=20, c=60
前面我们说 C++ 的成员访问权限仅仅是语法层面上的，是指访问权限仅对取成员运算符.和->起作用，而无法防止直接通过指针来访问。你可以认为这是指针的强大，也可以认为是 C++ 语言设计的瑕疵。
本节的目的不是为了访问到 private、protected 属性的成员变量，这种“花拳绣腿”没有什么现实的意义，本节主要是让大家明白编译器内部的工作原理，以及指针的灵活运用。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2284.html
在 C/C++ 中经常会发生数据类型的转换，例如将 int 类型的数据赋值给 float 类型的变量时，编译器会先把 int 类型的数据转换为 float 类型再赋值；反过来，float 类型的数据在经过类型转换后也可以赋值给 int 类型的变量。
数据类型转换的前提是，编译器知道如何对数据进行取舍。例如：
int a = 10.9;
printf("%d\n", a);
输出结果为 10，编译器会将小数部分直接丢掉（不是四舍五入）。再如：
float b = 10;
printf("%f\n", b);
输出结果为 10.000000，编译器会自动添加小数部分。
类其实也是一种数据类型，也可以发生数据类型转换，不过这种转换只有在基类和派生类之间才有意义，并且只能将派生类赋值给基类，包括将派生类对象赋值给基类对象、将派生类指针赋值给基类指针、将派生类引用赋值给基类引用，这在 C++ 中称为向上转型（Upcasting）。相应地，将基类赋值给派生类称为向下转型（Downcasting）。
向上转型非常安全，可以由编译器自动完成；向下转型有风险，需要程序员手动干预。本节只介绍向上转型，向下转型将在后续章节介绍。 向上转型和向下转型是面向对象编程的一种通用概念，它们也存在于 Java、C# 等编程语言中。
下面的例子演示了如何将派生类对象赋值给基类对象：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类
class A{
public:
A(int a);
public:
void display();
public:
int m_a;
};
A::A(int a): m_a(a){ }
void A::display(){
cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl;
}
//派生类
class B: public A{
public:
B(int a, int b);
public:
void display();
public:
int m_b;
};
B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ }
void B::display(){
cout<<"Class B: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl;
}
int main(){
A a(10);
B b(66, 99);
//赋值前
a.display();
b.display();
cout<<"--------------"<<endl;
//赋值后
a = b;
a.display();
b.display();
return 0;
}
运行结果：
Class A: m_a=10
Class B: m_a=66, m_b=99
----------------------------
Class A: m_a=66
Class B: m_a=66, m_b=99
本例中 A 是基类， B 是派生类，a、b 分别是它们的对象，由于派生类 B 包含了从基类 A 继承来的成员，因此可以将派生类对象 b 赋值给基类对象 a。通过运行结果也可以发现，赋值后 a 所包含的成员变量的值已经发生了变化。
赋值的本质是将现有的数据写入已分配好的内存中，对象的内存只包含了成员变量，所以对象之间的赋值是成员变量的赋值，成员函数不存在赋值问题。运行结果也有力地证明了这一点，虽然有a=b;这样的赋值过程，但是 a.display() 始终调用的都是 A 类的 display() 函数。换句话说，对象之间的赋值不会影响成员函数，也不会影响 this 指针。
将派生类对象赋值给基类对象时，会舍弃派生类新增的成员，也就是“大材小用”，如下图所示：
可以发现，即使将派生类对象赋值给基类对象，基类对象也不会包含派生类的成员，所以依然不同通过基类对象来访问派生类的成员。对于上面的例子，a.m_a 是正确的，但 a.m_b 就是错误的，因为 a 不包含成员 m_b。
这种转换关系是不可逆的，只能用派生类对象给基类对象赋值，而不能用基类对象给派生类对象赋值。理由很简单，基类不包含派生类的成员变量，无法对派生类的成员变量赋值。同理，同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。
要理解这个问题，还得从赋值的本质入手。赋值实际上是向内存填充数据，当数据较多时很好处理，舍弃即可；本例中将 b 赋值给 a 时（执行a=b;语句），成员 m_b 是多余的，会被直接丢掉，所以不会发生赋值错误。但当数据较少时，问题就很棘手，编译器不知道如何填充剩下的内存；如果本例中有b= a;这样的语句，编译器就不知道该如何给变量 m_b 赋值，所以会发生错误。
除了可以将派生类对象赋值给基类对象（对象变量之间的赋值），还可以将派生类指针赋值给基类指针（对象指针之间的赋值）。我们先来看一个多继承的例子，继承关系为：
下面的代码实现了这种继承关系：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类A
class A{
public:
A(int a);
public:
void display();
protected:
int m_a;
};
A::A(int a): m_a(a){ }
void A::display(){
cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl;
}
//中间派生类B
class B: public A{
public:
B(int a, int b);
public:
void display();
protected:
int m_b;
};
B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ }
void B::display(){
cout<<"Class B: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl;
}
//基类C
class C{
public:
C(int c);
public:
void display();
protected:
int m_c;
};
C::C(int c): m_c(c){ }
void C::display(){
cout<<"Class C: m_c="<<m_c<<endl;
}
//最终派生类D
class D: public B, public C{
public:
D(int a, int b, int c, int d);
public:
void display();
private:
int m_d;
};
D::D(int a, int b, int c, int d): B(a, b), C(c), m_d(d){ }
void D::display(){
cout<<"Class D: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl;
}
int main(){
A *pa = new A(1);
B *pb = new B(2, 20);
C *pc = new C(3);
D *pd = new D(4, 40, 400, 4000);
pa = pd;
pa -> display();
pb = pd;
pb -> display();
pc = pd;
pc -> display();
cout<<"-----------------------"<<endl;
cout<<"pa="<<pa<<endl;
cout<<"pb="<<pb<<endl;
cout<<"pc="<<pc<<endl;
cout<<"pd="<<pd<<endl;
return 0;
}
运行结果：
Class A: m_a=4
Class B: m_a=4, m_b=40
Class C: m_c=400
-----------------------
pa=0x9b17f8
pb=0x9b17f8
pc=0x9b1800
pd=0x9b17f8
本例中定义了多个对象指针，并尝试将派生类指针赋值给基类指针。与对象变量之间的赋值不同的是，对象指针之间的赋值并没有拷贝对象的成员，也没有修改对象本身的数据，仅仅是改变了指针的指向。
请读者先关注第 68 行代码，我们将派生类指针 pd 赋值给了基类指针 pa，从运行结果可以看出，调用 display() 函数时虽然使用了派生类的成员变量，但是 display() 函数本身却是基类的。也就是说，将派生类指针赋值给基类指针时，通过基类指针只能使用派生类的成员变量，但不能使用派生类的成员函数，这看起来有点不伦不类，究竟是为什么呢？第 71、74 行代码也是类似的情况。
pa 本来是基类 A 的指针，现在指向了派生类 D 的对象，这使得隐式指针 this 发生了变化，也指向了 D 类的对象，所以最终在 display() 内部使用的是 D 类对象的成员变量，相信这一点不难理解。
编译器虽然通过指针的指向来访问成员变量，但是却不通过指针的指向来访问成员函数：编译器通过指针的类型来访问成员函数。对于 pa，它的类型是 A，不管它指向哪个对象，使用的都是 A 类的成员函数，具体原因已在《C++函数编译原理和成员函数的实现》中做了详细讲解。
概括起来说就是：编译器通过指针来访问成员变量，指针指向哪个对象就使用哪个对象的数据；编译器通过指针的类型来访问成员函数，指针属于哪个类的类型就使用哪个类的函数。
本例中我们将最终派生类的指针 pd 分别赋值给了基类指针 pa、pb、pc，按理说它们的值应该相等，都指向同一块内存，但是运行结果却有力地反驳了这种推论，只有 pa、pb、pd 三个指针的值相等，pc 的值比它们都大。也就是说，执行pc = pd;语句后，pc 和 pd 的值并不相等。
这非常出乎我们的意料，按照我们通常的理解，赋值就是将一个变量的值交给另外一个变量，不会出现不相等的情况，究竟是什么导致了 pc 和 pd 不相等呢？我们将在《将派生类指针赋值给基类指针时到底发生了什么？》一节中解开谜底。
引用在本质上是通过指针的方式实现的，这一点已在《引用在本质上是什么，它和指针到底有什么区别》中进行了讲解，既然基类的指针可以指向派生类的对象，那么我们就有理由推断：基类的引用也可以指向派生类的对象，并且它的表现和指针是类似的。
修改上例中 main() 函数内部的代码，用引用取代指针：
int main(){
D d(4, 40, 400, 4000);
A &ra = d;
B &rb = d;
C &rc = d;
ra.display();
rb.display();
rc.display();
return 0;
}
运行结果：
Class A: m_a=4
Class B: m_a=4, m_b=40
Class C: m_c=400
ra、rb、rc 是基类的引用，它们都引用了派生类对象 d，并调用了 display() 函数，从运行结果可以发现，虽然使用了派生类对象的成员变量，但是却没有使用派生类的成员函数，这和指针的表现是一样的。
引用和指针的表现之所以如此类似，是因为引用和指针并没有本质上的区别，引用仅仅是对指针进行了简单封装，读者可以猛击《引用在本质上是什么，它和指针到底有什么区别》一文深入了解。
最后需要注意的是，向上转型后通过基类的对象、指针、引用只能访问从基类继承过去的成员（包括成员变量和成员函数），不能访问派生类新增的成员。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2285.html
通过上节最后一个例子我们发现，将派生类的指针赋值给基类的指针后，它们的值有可能相等，也有可能不相等。例如执行pc = pd;语句后，pc 的值为 0x9b1800，pd 的值为 0x9b17f8，它们不相等。
我们通常认为，赋值就是将一个变量的值交给另外一个变量，这种想法虽然没错，但是有一点要注意，就是赋值以前编译器可能会对现有的值进行处理。例如将 double 类型的值赋给 int 类型的变量，编译器会直接抹掉小数部分，导致赋值运算符两边变量的值不相等。请看下面的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
double pi = 3.14159;
int n = pi;
cout<<pi<<", "<<n<<endl;
return 0;
}
运行结果：
3.14159, 3
pi 的值是 3.14159，执行int n = pi;后 n 的值变为 3，虽然是赋值，但是 pi 和 n 的值并不相等。
将派生类的指针赋值给基类的指针时也是类似的道理，编译器也可能会在赋值前进行处理。要理解这个问题，首先要清楚 D 类对象的内存模型，如下图所示：
首先要明确的一点是，对象的指针必须要指向对象的起始位置。对于 A 类和 B 类来说，它们的子对象的起始地址和 D 类对象一样，所以将 pd 赋值给 pa、pb 时不需要做任何调整，直接传递现有的值即可；而 C 类子对象距离 D 类对象的开头有一定的偏移，将 pd 赋值给 pc 时要加上这个偏移，这样 pc 才能指向 C 类子对象的起始位置。也就是说，执行pc = pd;语句时编译器对 pd 的值进行了调整，才导致 pc、pd 的值不同。
下面的代码演示了将 pd 赋值给 pc 时编译器的调整过程：
pc = (C*)( (int)pd + sizeof(B) );
如果我们把 B、C 类的继承顺序调整一下，让 C 在 B 前面，如下所示：
class D: public C, public B
那么输出结果就会变为：
pa=0x317fc
pb=0x317fc
pc=0x317f8
pd=0x317f8
相信聪明的你能够自行分析出来。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2294.html
在《C++将派生类赋值给基类（向上转型）》一节中讲到，基类的指针也可以指向派生类对象，请看下面的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类People
class People{
public:
People(char *name, int age);
void display();
protected:
char *m_name;
int m_age;
};
People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){}
void People::display(){
cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是个无业游民。"<<endl;
}
//派生类Teacher
class Teacher: public People{
public:
Teacher(char *name, int age, int salary);
void display();
private:
int m_salary;
};
Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){}
void Teacher::display(){
cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是一名教师，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
}
int main(){
People *p = new People("王志刚", 23);
p -> display();
p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200);
p -> display();
return 0;
}
运行结果：
王志刚今年23岁了，是个无业游民。
赵宏佳今年45岁了，是个无业游民。
我们直观上认为，如果指针指向了派生类对象，那么就应该使用派生类的成员变量和成员函数，这符合人们的思维习惯。但是本例的运行结果却告诉我们，当基类指针 p 指向派生类 Teacher 的对象时，虽然使用了 Teacher 的成员变量，但是却没有使用它的成员函数，导致输出结果不伦不类（赵宏佳本来是一名老师，输出结果却显示人家是个无业游民），不符合我们的预期。
换句话说，通过基类指针只能访问派生类的成员变量，但是不能访问派生类的成员函数。
为了消除这种尴尬，让基类指针能够访问派生类的成员函数，C++ 增加了虚函数（Virtual Function）。使用虚函数非常简单，只需要在函数声明前面增加 virtual 关键字。
更改上面的代码，将 display() 声明为虚函数：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类People
class People{
public:
People(char *name, int age);
virtual void display(); //声明为虚函数
protected:
char *m_name;
int m_age;
};
People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){}
void People::display(){
cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是个无业游民。"<<endl;
}
//派生类Teacher
class Teacher: public People{
public:
Teacher(char *name, int age, int salary);
virtual void display(); //声明为虚函数
private:
int m_salary;
};
Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){}
void Teacher::display(){
cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是一名教师，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
}
int main(){
People *p = new People("王志刚", 23);
p -> display();
p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200);
p -> display();
return 0;
}
运行结果：
王志刚今年23岁了，是个无业游民。
赵宏佳今年45岁了，是一名教师，每月有8200元的收入。
和前面的例子相比，本例仅仅是在 display() 函数声明前加了一个virtual关键字，将成员函数声明为了虚函数（Virtual Function），这样就可以通过 p 指针调用 Teacher 类的成员函数了，运行结果也证明了这一点（赵宏佳已经是一名老师了，不再是无业游民了）。
有了虚函数，基类指针指向基类对象时就使用基类的成员（包括成员函数和成员变量），指向派生类对象时就使用派生类的成员。换句话说，基类指针可以按照基类的方式来做事，也可以按照派生类的方式来做事，它有多种形态，或者说有多种表现方式，我们将这种现象称为多态（Polymorphism）。
上面的代码中，同样是p->display();这条语句，当 p 指向不同的对象时，它执行的操作是不一样的。同一条语句可以执行不同的操作，看起来有不同表现方式，这就是多态。
多态是面向对象编程的主要特征之一，C++中虚函数的唯一用处就是构成多态。
C++提供多态的目的是：可以通过基类指针对所有派生类（包括直接派生和间接派生）的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问，尤其是成员函数。如果没有多态，我们只能访问成员变量。
前面我们说过，通过指针调用普通的成员函数时会根据指针的类型（通过哪个类定义的指针）来判断调用哪个类的成员函数，但是通过本节的分析可以发现，这种说法并不适用于虚函数，虚函数是根据指针的指向来调用的，指针指向哪个类的对象就调用哪个类的虚函数。
但是话又说回来，对象的内存模型是非常干净的，没有包含任何成员函数的信息，编译器究竟是根据什么找到了成员函数呢？我们将在《C++虚函数表精讲教程，直戳多态的实现机制》一节中给出答案。
引用在本质上是通过指针的方式实现的，这一点已在《C++引用在本质上是什么，它和指针到底有什么区别？》中进行了讲解，既然借助指针可以实现多态，那么我们就有理由推断：借助引用也可以实现多态。
修改上例中 main() 函数内部的代码，用引用取代指针：
int main(){
People p("王志刚", 23);
Teacher t("赵宏佳", 45, 8200);
People &rp = p;
People &rt = t;
rp.display();
rt.display();
return 0;
}
运行结果：
王志刚今年23岁了，是个无业游民。
赵宏佳今年45岁了，是一名教师，每月有8200元的收入。
由于引用类似于常量，只能在定义的同时初始化，并且以后也要从一而终，不能再引用其他数据，所以本例中必须要定义两个引用变量，一个用来引用基类对象，一个用来引用派生类对象。从运行结果可以看出，当基类的引用指代基类对象时，调用的是基类的成员，而指代派生类对象时，调用的是派生类的成员。
不过引用不像指针灵活，指针可以随时改变指向，而引用只能指代固定的对象，在多态性方面缺乏表现力，所以以后我们再谈及多态时一般是说指针。本例的主要目的是让读者知道，除了指针，引用也可以实现多态。
通过上面的例子读者可能还未发现多态的用途，不过确实也是，多态在小项目中鲜有有用武之地。
接下来的例子中，我们假设你正在玩一款军事游戏，敌人突然发动了地面战争，于是你命令陆军、空军及其所有现役装备进入作战状态。具体的代码如下所示：
#include <iostream>
using namespace std;
//军队
class Troops{
public:
virtual void fight(){ cout<<"Strike back!"<<endl; }
};
//陆军
class Army: public Troops{
public:
void fight(){ cout<<"--Army is fighting!"<<endl; }
};
//99A主战坦克
class _99A: public Army{
public:
void fight(){ cout<<"----99A(Tank) is fighting!"<<endl; }
};
//武直10武装直升机
class WZ_10: public Army{
public:
void fight(){ cout<<"----WZ-10(Helicopter) is fighting!"<<endl; }
};
//长剑10巡航导弹
class CJ_10: public Army{
public:
void fight(){ cout<<"----CJ-10(Missile) is fighting!"<<endl; }
};
//空军
class AirForce: public Troops{
public:
void fight(){ cout<<"--AirForce is fighting!"<<endl; }
};
//J-20隐形歼击机
class J_20: public AirForce{
public:
void fight(){ cout<<"----J-20(Fighter Plane) is fighting!"<<endl; }
};
//CH5无人机
class CH_5: public AirForce{
public:
void fight(){ cout<<"----CH-5(UAV) is fighting!"<<endl; }
};
//轰6K轰炸机
class H_6K: public AirForce{
public:
void fight(){ cout<<"----H-6K(Bomber) is fighting!"<<endl; }
};
int main(){
Troops *p = new Troops;
p ->fight();
//陆军
p = new Army;
p ->fight();
p = new _99A;
p -> fight();
p = new WZ_10;
p -> fight();
p = new CJ_10;
p -> fight();
//空军
p = new AirForce;
p -> fight();
p = new J_20;
p -> fight();
p = new CH_5;
p -> fight();
p = new H_6K;
p -> fight();
return 0;
}
运行结果：
Strike back!
–Army is fighting!
----99A(Tank) is fighting!
----WZ-10(Helicopter) is fighting!
----CJ-10(Missile) is fighting!
–AirForce is fighting!
----J-20(Fighter Plane) is fighting!
----CH-5(UAV) is fighting!
----H-6K(Bomber) is fighting!
这个例子中的派生类比较多，如果不使用多态，那么就需要定义多个指针变量，很容易造成混乱；而有了多态，只需要一个指针变量 p 就可以调用所有派生类的虚函数。
从这个例子中也可以发现，对于具有复杂继承关系的大中型程序，多态可以增加其灵活性，让代码更具有表现力。
已剪辑自: http://c.biancheng.net/view/2296.html
C++ 虚函数对于多态具有决定性的作用，有虚函数才能构成多态。上节《C++多态和虚函数快速入门教程》我们已经介绍了虚函数的概念，这节我们来重点说一下虚函数的注意事项。
只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字，函数定义处可以加也可以不加。
为了方便，你可以只将基类中的函数声明为虚函数，这样所有派生类中具有遮蔽关系的同名函数都将自动成为虚函数。关于名字遮蔽已在《C++继承时的名字遮蔽》一节中进行了讲解。
当在基类中定义了虚函数时，如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数，那么将使用基类的虚函数。
只有派生类的虚函数覆盖基类的虚函数（函数原型相同）才能构成多态（通过基类指针访问派生类函数）。例如基类虚函数的原型为virtual void func();，派生类虚函数的原型为virtual void func(int);，那么当基类指针 p 指向派生类对象时，语句p -> func(100);将会出错，而语句p -> func();将调用基类的函数。
构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数，它仅仅是在派生类构造函数中被调用，这种机制不同于继承。也就是说，派生类不继承基类的构造函数，将构造函数声明为虚函数没有什么意义。
析构函数可以声明为虚函数，而且有时候必须要声明为虚函数，这点我们将在下节中讲解。
站在“学院派”的角度讲，封装、继承和多态是面向对象的三大特征，封装、继承分别在《C++类成员的访问权限以及类的封装》《C++继承和派生简明教程》中进行了讲解，而多态是指通过基类的指针既可以访问基类的成员，也可以访问派生类的成员。
下面是构成多态的条件：
下面的例子对各种混乱情形进行了演示：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类Base
class Base{
public:
virtual void func();
virtual void func(int);
};
void Base::func(){
cout<<"void Base::func()"<<endl;
}
void Base::func(int n){
cout<<"void Base::func(int)"<<endl;
}
//派生类Derived
class Derived: public Base{
public:
void func();
void func(char *);
};
void Derived::func(){
cout<<"void Derived::func()"<<endl;
}
void Derived::func(char *str){
cout<<"void Derived::func(char *)"<<endl;
}
int main(){
Base *p = new Derived();
p -> func(); //输出void Derived::func()
p -> func(10); //输出void Base::func(int)
p -> func("http://c.biancheng.net"); //compile error
return 0;
}
在基类 Base 中我们将void func()声明为虚函数，这样派生类 Derived 中的void func()就会自动成为虚函数。p 是基类 Base 的指针，但是指向了派生类 Derived 的对象。
语句p -> func();调用的是派生类的虚函数，构成了多态。
语句p -> func(10);调用的是基类的虚函数，因为派生类中没有函数覆盖它。
语句p -> func("http://c.biancheng.net");出现编译错误，因为通过基类的指针只能访问从基类继承过去的成员，不能访问派生类新增的成员。
首先看成员函数所在的类是否会作为基类。然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能，如果希望更改其功能的，一般应该将它声明为虚函数。如果成员函数在类被继承后功能不需修改，或派生类用不到该函数，则不要把它声明为虚函数。