Effective C++ 讀書筆記 Item32 確保public繼承是"is a"的關係

C++面向對象程序設計中，最重要的規則便是：public繼承應當是"is-a"的關係。當Derived public繼承自Base時， 相當於你告訴編譯器和所有看到你代碼的人：Base是Derived的抽象，Derived就是一個Base，任何時候Derived都可以代替Base使用。

比如一個Student繼承自Person，那麼Person有什麼屬性Student也應該有，接受Person類型參數的函數也應當接受一個Student：

void eat(const Person& p);
void study(const Person& p);
 
Person p; Student s;
eat(p); eat(s);
study(p); study(s);

語言的二義性

上述例子也好理解，也很符合直覺。但有時情況卻會不同，比如Penguin繼承自Bird，但企鵝不會飛：

class Bird{
public:
    vitural void fly();
};
class Penguin: public Bird{
    // fly??
};

這時你可能會困惑Penguin到底是否應該有fly()方法。但其實這個問題來源於自然語言的二義性： 嚴格地考慮，鳥會飛並不是所有鳥都會飛。我們對會飛的鳥單獨建模便是：

class Bird{...};
class FlyingBird: public Bird{
public:
    virtual void fly();
};
class Penguin: public Bird{...};

這樣當你調用penguin.fly()時便會編譯錯。當然另一種辦法是Penguin繼承自擁有fly()方法的Bird， 但Penguin::fly()中拋出異常。這兩種方式在概念是有區別的：前者是說企鵝不能飛；後者是說企鵝可以飛，但飛了會出錯。

哪種實現方式好呢？[Item 18]中提到，接口應當設計得不容易被誤用，最好將錯誤從運行時提前到編譯時。所以前者更好！

錯誤的繼承

生活的經驗給了我們關於對象繼承的直覺，然而並不一定正確。比如我們來實現一個正方形繼承自矩形：

class Rect{...};
void makeBigger(Rect& r){
    int oldHeight = r.height();
    r.setWidth(r.width()+10);
    assert(r.height() == oldHeight);
}
class Square: public Rect{...};
 
Square s;
assert(s.width() == s.height());
makeBigger(s);
assert(s.width() == s.height());

根據正方形的定義，寬高相等是任何時候都需要成立的。然而makeBigger卻破壞了正方形的屬性， 所以正方形並不是一個矩形（因爲矩形需要有這樣一個性質：增加寬度時高度不會變）。即Square繼承自Rect是錯誤的做法。 C++類的繼承比現實世界中的繼承關係更加嚴格：任何適用於父類的性質都要適用於子類！

本節我們談到的是"is-a"關係，類與類之間還有着其他類型的關係比如"has-a", "is-implemented-in-terms-of"等。這些在Item-38和Item-39中分別介紹。