博客标题：C++中的继承：构建面向对象的基石

news2025/1/11 10:14:48

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引言

继承的基本形式

示例1：基本继承

继承的类型

示例2：不同类型的继承

多重继承

示例3：多重继承

继承与多态性

示例4：继承与多态

结论

结尾

引言

在面向对象编程（OOP）中，继承是一个核心概念，它允许创建新的类，这些新类可以从现有类那里继承属性和行为。在C++中，继承被广泛用于代码复用、模块化以及实现多态性。本文将深入探讨C++中继承的特性和优势，通过多个代码示例来阐述其应用和注意事项。

继承的基本形式

继承允许一个类（子类或派生类）从另一个类（父类或基类）那里获取属性和方法。这样可以减少重复代码，同时保持代码的清晰性和可维护性。

示例1：基本继承

#include <iostream>

class Animal {
public:
    void speak() const {
        std::cout << "Some sound" << std::endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() const override {
        std::cout << "Woof!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Dog myDog;
    myDog.speak(); // 输出: Woof!
    return 0;
}

在这个例子中，Dog类从Animal类继承了speak方法，并进行了覆盖，使其输出更具体的声音。

继承的类型

C++支持多种继承类型，包括公有继承（public）、保护继承（protected）和私有继承（private）。每种继承类型控制着基类成员对派生类及派生类之外的可访问性。

示例2：不同类型的继承

#include <iostream>

class Base {
protected:
    int protectedData;
private:
    int privateData;
};

class PublicDerived : public Base {
public:
    PublicDerived() { protectedData = 10; } // 可以访问protectedData
};

class PrivateDerived : private Base {
public:
    PrivateDerived() { protectedData = 20; } // 编译错误，不能直接访问protectedData
};

int main() {
    PublicDerived pd;
    // pd.protectedData; // 编译错误，在类外不可访问
    PrivateDerived pd2;
    // pd2.protectedData; // 编译错误，即使在派生类内也不能直接访问
    return 0;
}

多重继承

C++还支持多重继承，即一个类可以继承多个基类。这在某些情况下非常有用，但也会导致复杂性增加，例如钻石问题（diamond problem）。

示例3：多重继承

#include <iostream>

class InterfaceA {
public:
    virtual void methodA() const = 0;
};

class InterfaceB {
public:
    virtual void methodB() const = 0;
};

class Concrete : public InterfaceA, public InterfaceB {
public:
    void methodA() const override {
        std::cout << "Method A called." << std::endl;
    }
    
    void methodB() const override {
        std::cout << "Method B called." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Concrete obj;
    obj.methodA();
    obj.methodB();
    return 0;
}

继承与多态性

继承与虚函数结合可以实现多态性，允许使用基类指针或引用调用派生类的方法，这增强了程序的灵活性和可扩展性。

示例4：继承与多态

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void draw() const {
        std::cout << "Drawing shape..." << std::endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing circle..." << std::endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing square..." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shapes[] = {new Circle(), new Square()};
    for (auto shape : shapes) {
        shape->draw();
    }
    for (auto shape : shapes) {
        delete shape;
    }
    return 0;
}