第16.1章继承是什么：基类子对象

1. 派生对象含有一个基类对象

struct labeled_point : point 并不会把 point 的代码拷进 labeled_point。它让每个 labeled_point 含有一个 point，作为自己的一部分，并把这个部分叫作 基类子对象。关于继承的其他一切，都是从这一句话推出来的。


struct point
{
	::std::int_least32_t x{}, y{};

	[[nodiscard]] ::std::int_least32_t sum() const noexcept { return x + y; }
};

struct labeled_point : point
{
	::std::string_view label{};
};

p.x 与 p.y 在 labeled_point 上照样能用：它们是基类子对象的成员，名字查找找得到。
p.sum() 也能用：sum 是在 point 里声明的，被继承了。并没有为它在 labeled_point 里生成什么。
sizeof(labeled_point) 至少是 sizeof(point) 加上新增的成员 —— 在这台机器上 point 是 8、::std::string_view 是 16，所以结果是 24。
一个 labeled_point 就是一个 point：可以把 point const& 绑定到它上面（第16.5章）。

这个关系从派生类一侧写出来，而基类名前面那个访问说明符不是装饰 —— 它是 public、protected 或 private，并且会改变程序其余部分能对这个关系做什么（第16.3章）。

2. is-a 测试

public 继承是 C++ 能对类型做出的最强断言：它说派生类型就是基类型，对任何用途、永远成立。把这句话读出来，然后检查：

候选	“一个 `D` 是一个 `B` 吗”	结论
`labeled_point : point`	带标签的点是一个点	是 —— 标签是附加信息，点承诺的一切仍然成立
`point : labeled_point`	一个点是一个带标签的点	不是 —— 普通点没有标签
`car : engine`	一辆车是一台发动机	不是 —— 车有一台发动机（第16.8章）
`square : rectangle`	正方形是矩形	看着像、其实错 —— 矩形可以被改成 2×3，正方形不能，所以把 `square&` 当 `rectangle&` 传出去就会破坏它

最后一行是严格要求的经典理由。public 继承意味着基类的承诺对派生对象对所有调用者 成立，包括那些在派生类存在之前就写好的调用者。“is-a”不是现实世界的事，而是可替换性的事。

3. 布局：基类在最前面

在不涉及 virtual 继承时，基类子对象位于派生对象的最前面，这正是“指向派生对象的基类引用不需要任何调整”的原因：

表达式	类型	值
`sizeof(point)`	`::std::size_t`	`8`
`sizeof(labeled_point)`	`::std::size_t`	`24`
`sizeof(std::string_view)`	`::std::size_t`	`16`

继承本身不额外占一个字节的填充：没有新增数据成员的派生类和它的基类一样大。这属于“空基类优化”的话题，也是本章倒数第二个惊喜（第16.8章）。

4. 完整程序


#include <fast_io.h>
#include <cstdint>
#include <string_view>

struct point
{
	::std::int_least32_t x{}, y{};

	[[nodiscard]] ::std::int_least32_t sum() const noexcept { return x + y; }
};

struct labeled_point : point
{
	::std::string_view label{};
};

int main()
{
	try
	{
		labeled_point p{};
		p.x = 3;
		p.y = 4;
		p.label = "corner";

		::fast_io::io::println(p.label, " ", p.sum());
		::fast_io::io::println("sizeof(point)=", sizeof(point), " sizeof(labeled_point)=", sizeof(labeled_point));

		point const &base{p};
		::fast_io::io::println("base.sum()=", base.sum());
	}
	catch throws (::std::error e)
	{
		::fast_io::io::perrln(e);
	}
}

输出：


corner 7
sizeof(point)=8 sizeof(labeled_point)=24
base.sum()=7

第三行才是有意思的：base 是绑定到 p 内部那个 point 子对象的引用，不是拷贝，而且它没有经过任何强制转换。

5. 经验法则