C ++ | 继承 | 问题8

继承是面向对象编程中的一种重要的概念，它允许我们通过定义一个新的类来继承现有的类的属性和方法。这就允许我们使用面向对象编程的核心原则，即 DRY（不要重复自己 - Don't Repeat Yourself）。

在 C++ 中，一个类可以通过以下方式继承另一个类的属性和方法：

class BaseClass {
  public:
    int x;
};

class DerivedClass : public BaseClass {
  public:
    int y;
};

在上面的例子中，DerivedClass 继承了 BaseClass 中定义的变量 x。这意味着我们可以在 DerivedClass 中访问 x，就像访问 DerivedClass 自己定义的变量 y 一样。

类型和访问控制

C++ 中有几种不同的继承类型：

• 公共继承（public inheritance）：这是最常见的继承类型，它允许 DerivedClass 的用户访问 BaseClass 中的公共成员。例如，在上面的示例中，我们可以这样使用：

DerivedClass myObj;
myObj.x = 15;
myObj.y = 20;

• 私有继承（private inheritance）：这种类型的继承允许 DerivedClass 访问 BaseClass 中的私有成员，但是它们对 DerivedClass 的用户是不可见的。例如：

class BaseClass {
  private:
    int x;
};

class DerivedClass : private BaseClass {
  public:
    void setX(int value) {
      x = value; // 允许 DerivedClass 访问 x
    }
};

在上述示例中，DerivedClass 访问 BaseClass 的私有成员 x，但它们被 DerivedClass 的用户隐藏起来了。

• 保护继承（protected inheritance）：这种类型的继承允许 DerivedClass 访问 BaseClass 中的保护成员。保护成员与私有成员类似，但它们对继承的公共成员是可见的。例如：

class BaseClass {
  protected:
    int x;
};

class DerivedClass : protected BaseClass {
  public:
    void setX(int value) {
      x = value; // 允许 DerivedClass 访问 x
    }
};

int main() {
  DerivedClass myObj;
  myObj.setX(15); // OK，因为 setX 是 DerivedClass 的公共成员
  myObj.x = 20; // 错误，因为 x 是 BaseClass 的保护成员
  return 0;
}

重载函数和多态

C++ 继承还允许我们用新的实现覆盖（或重载）从基类继承的方法。例如：

class BaseClass {
  public:
    void myFunction() {
      cout << "Hello from BaseClass" << endl;
    }
};

class DerivedClass : public BaseClass {
  public:
    void myFunction() {
      cout << "Hello from DerivedClass" << endl;
    }
};

int main() {
  BaseClass obj1;
  DerivedClass obj2;

  obj1.myFunction(); // 输出 "Hello from BaseClass"
  obj2.myFunction(); // 输出 "Hello from DerivedClass"
  return 0;
}

在上面的例子中，我们定义了两个类 BaseClass 和 DerivedClass，DerivedClass 继承自 BaseClass。 BaseClass 定义了一个名为 myFunction 的方法， DerivedClass 中覆盖了该方法并提供了新的实现。此时，obj1 和 obj2 分别位于基类和派生类中，它们都有一个名为 myFunction 的方法，但是在调用时，每个对象将调用自己类中的该方法。这就是多态性的概念，C++ 中的多态性是通过继承实现的。

抽象基类

通常情况下，我们不会创建只继承而不添加新功能的类，因为这没有任何意义。相反，我们使用继承来扩展我们的类并实现新的功能。但是，有时我们需要在不添加新功能的情况下创建一个类，这个类被称为抽象类（或抽象基类）。

抽象类只是一个定义了纯虚函数的类，纯虚函数是一种函数，没有实现，只是一个“占位符”，需要在继承的派生类中实现。例如：

class AbstractClass {
  public:
    virtual void myFunction() = 0; // 纯虚函数
};

class DerivedClass : public AbstractClass {
  public:
    void myFunction() {
      cout << "Hello from DerivedClass" << endl;
    }
};

int main() {
  // AbstractClass obj; // 错误，因为抽象类不能被实例化
  DerivedClass obj;
  obj.myFunction(); // 输出 "Hello from DerivedClass"
  return 0;
}

抽象类可以像普通类一样继承，并可以包含数据成员和其他成员函数，但是当我们尝试实例化一个抽象类时，将引发错误。该类的目的是作为其他类的基类，只定义接口而不实现。

总结

到目前为止，我们已经介绍了 C++ 中继承的基础知识，包括不同类型的继承、访问控制、重载函数和多态，以及抽象基类。通过使用继承，我们可以创建一个具有共同特征的类层次结构，可以减少代码重复，并增加灵活性和可扩展性。