C++ 中的继承与派生

在 C++ 中，继承与派生是面向对象编程的重要特性，它们允许创建新类（派生类）来复用现有类（基类）的属性和方法，同时还能添加新的功能或修改现有功能，下面为你详细介绍。

基本概念

• 继承：是指一个新类（派生类）可以从一个或多个已有类（基类）中获取其属性和方法的机制。通过继承，派生类可以复用基类的代码，提高代码的可重用性和可维护性。
• 派生：是指从一个已有的类创建新类的过程。派生类除了拥有基类的成员外，还可以添加自己的成员，从而扩展基类的功能。

语法

定义派生类的一般语法如下：

class 派生类名 : 继承方式 基类名 {
    // 派生类的成员声明
};

• 派生类名：新创建的类的名称。
• 继承方式：指定派生类如何继承基类的成员，有三种继承方式：public（公有继承）、protected（保护继承）和 private（私有继承）。
• 基类名：已有的类的名称。

继承方式

1. 公有继承（public）

• 基类的公有成员在派生类中仍然是公有的。
• 基类的保护成员在派生类中仍然是保护的。
• 基类的私有成员在派生类中不可直接访问。

#include <iostream>

// 基类
class Base {
public:
    void publicFunc() {
        std::cout << "Base public function" << std::endl;
    }
protected:
    void protectedFunc() {
        std::cout << "Base protected function" << std::endl;
    }
private:
    void privateFunc() {
        std::cout << "Base private function" << std::endl;
    }
};

// 派生类，公有继承
class Derived : public Base {
public:
    void test() {
        publicFunc(); // 可以访问
        protectedFunc(); // 可以访问
        // privateFunc(); // 不能访问
    }
};

int main() {
    Derived d;
    d.publicFunc(); // 可以访问
    // d.protectedFunc(); // 不能在类外访问
    d.test();
    return 0;
}

2. 保护继承（protected）

• 基类的公有成员和保护成员在派生类中都变为保护的。
• 基类的私有成员在派生类中不可直接访问。

3. 私有继承（private）

• 基类的公有成员和保护成员在派生类中都变为私有的。
• 基类的私有成员在派生类中不可直接访问。

派生类的构造函数和析构函数

• 构造函数：派生类的构造函数在创建对象时会先调用基类的构造函数，然后再执行自身的构造函数体。如果基类有带参数的构造函数，派生类需要在其构造函数的初始化列表中显式调用基类的构造函数。
• 析构函数：派生类的析构函数在对象销毁时会先执行自身的析构函数体，然后再调用基类的析构函数。

#include <iostream>

// 基类
class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base constructor" << std::endl;
    }
    ~Base() {
        std::cout << "Base destructor" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        std::cout << "Derived constructor" << std::endl;
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived destructor" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;
    return 0;
}

派生类对基类成员的访问和覆盖

• 访问：派生类可以直接访问基类的公有和保护成员，但不能直接访问基类的私有成员。
• 覆盖：派生类可以定义与基类同名的成员函数，从而覆盖基类的成员函数。当通过派生类对象调用该函数时，将调用派生类中定义的函数。

#include <iostream>

// 基类
class Base {
public:
    void func() {
        std::cout << "Base func" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Derived : public Base {
public:
    void func() {
        std::cout << "Derived func" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;
    d.func(); // 调用派生类的 func 函数
    d.Base::func(); // 调用基类的 func 函数
    return 0;
}

多重继承

C++ 支持多重继承，即一个派生类可以从多个基类继承属性和方法。多重继承的语法如下：

class 派生类名 : 继承方式 基类名1, 继承方式 基类名2, ... {
    // 派生类的成员声明
};

多重继承虽然可以增加代码的复用性，但也会带来一些问题，如命名冲突和菱形继承问题，需要使用作用域解析运算符或虚拟继承来解决。