C++：类的继承

在C++中，类的继承是一种面向对象编程（OOP）的重要特性，它允许一个类（子类或派生类）继承另一个类（基类或父类）的属性和方法。通过继承，可以重用现有的代码，减少重复代码，提高代码的可维护性和扩展性。

1. 基本概念

• 基类（Base Class 或 Parent Class）：被继承的类。
• 派生类（Derived Class 或 Child Class）：从基类继承的类。

2. 继承的语法

在C++中，使用冒号 : 来表示继承关系，并指定继承方式。继承方式有三种：

• 公有继承（public）：基类的公有成员和保护成员在派生类中保持原来的访问级别。
• 私有继承（private）：基类的公有成员和保护成员在派生类中变为私有成员。
• 保护继承（protected）：基类的公有成员和保护成员在派生类中变为保护成员。

class DerivedClass : access_specifier BaseClass {
    // 派生类的成员
};

其中 access_specifier 可以是 public、private 或 protected。

3. 示例

假设我们有一个基类 Animal，它有一些基本的属性和方法。然后我们定义一个派生类 Dog，它继承自 Animal 并添加了一些新的特性和方法。

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类
class Animal {
protected:
    string name;
    int age;

public:
    Animal(string n, int a) : name(n), age(a) {}

    void eat() const {
        cout << name << " is eating." << endl;
    }

    virtual void makeSound() const {
        cout << "Some generic animal sound" << endl;
    }

    virtual ~Animal() {}  // 虚析构函数，确保派生类的析构函数被正确调用
};

// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
    Dog(string n, int a) : Animal(n, a) {}

    void makeSound() const override {
        cout << name << " barks: Woof!" << endl;
    }

    void fetch() const {
        cout << name << " is fetching the ball." << endl;
    }
};

int main() {
    Animal animal("Generic Animal", 5);
    Dog dog("Rex", 3);

    animal.eat();
    animal.makeSound();

    dog.eat();
    dog.makeSound();
    dog.fetch();

    return 0;
}

• 解释
  • 基类 Animal：
    包含两个受保护的成员变量 name 和 age。
    包含一个构造函数，用于初始化成员变量。
    包含一个 eat 方法和一个虚方法 makeSound。
    包含一个虚析构函数，确保派生类的析构函数被正确调用。
  • 派生类 Dog：
    使用公有继承 public 继承自 Animal。
    包含一个构造函数，调用基类的构造函数来初始化继承的成员变量。
    重写了基类的 makeSound 方法，提供特定于狗的行为。
    添加了一个新的方法 fetch，这是狗特有的行为。
  • 主函数 main：
    创建了一个 Animal 对象和一个 Dog 对象。
    调用 Animal 对象的方法，展示通用动物的行为。
    调用 Dog 对象的方法，展示狗的特定行为。
• 重要概念
  • 虚函数（Virtual Function）：
    在基类中声明为 virtual 的函数可以在派生类中被重写（覆盖）。当通过基类指针或引用调用虚函数时，实际调用的是派生类中的版本。
    虚析构函数确保派生类的析构函数被正确调用，防止资源泄漏。
  • 多态（Polymorphism）：
    多态允许基类指针或引用来调用派生类的方法。这是通过虚函数实现的。
    例如，可以将 Dog 对象赋值给 Animal 类型的指针或引用，并调用 makeSound 方法，实际调用的是 Dog 类中的 makeSound 方法。
• 运行结果：
  

通过继承，可以构建层次化的类结构，提高代码的复用性和可维护性。类的继承是C++中实现代码复用和扩展的强大工具，但也需要仔细设计以避免复杂的继承关系和潜在的问题。