C++ 类的继承与派生实例详解

一、什么是继承与派生

在面向对象的编程中，继承与派生是两个很重要的概念。通过继承，我们可以在已有的类的基础上，创建一个子类，并且让子类保留父类的功能和特征，然后在子类中再添加自己的功能和特征。这就是继承的意义所在。

派生是继承的一种实现方式。通过派生，子类可以从父类中继承所有的属性和方法，包括公有(public)、私有(private)和保护(protected)的成员。子类可以重载父类的成员函数，也可以添加自己独有的成员函数。

二、C++ 继承与派生详解

1. 基本语法

class ChildClass : access_specifier ParentClass {
    // add your children class member here
};

• ChildClass指的是子类，即继承者
• ParentClass指的是父类，即被继承者
• access_specifier指明了子类可以访问父类的哪些成员，包括public、protected和private三种类型

C++ 中常用的继承方式有三种：

• public 继承
• 子类继承了父类的公有和保护成员，但是不能访问父类的私有成员。
• protected 继承
• 子类继承了父类的保护成员，并将它们保护起来，即使是在子类中，也不能像父类那样直接访问它们。
• private 继承
• 子类继承了父类的私有成员，并将它们继承为私有成员。在子类中，仍然可以访问这些成员，但只能用基类的公有和保护成员来访问。

2. 继承链

假设我们有一个类 A 继承自另外一个类 B，现在又有一个类 C 继承自 A，那么我们就说 “A 是 C 的直接基类” 或 “C 是 A 的直接派生类”；同时，由于类 C 是类 A 的派生类，类 A 又是类 B 的基类，所以我们可以说 “C 是 B 的间接派生类”。这个继承关系形成了一个链条，叫做“继承链”。

3. 多重继承

C++ 还提供了一种更为灵活的继承方式——多重继承。多重继承是指一个类可以同时从多个基类中继承行为和属性。语法格式如下:

class ChildClass : access_specifier ParentClass1, access_specifier ParentClass2 {
    // add your children class member here
};

三、示例说明

1. 继承示例

#include <iostream>

class Animal {
public:
    std::string type;
    int age;
    void eat() {
        std::cout << "I'm eating!" << std::endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    std::string name;
    void bark() {
        std::cout << "I'm barking!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Dog dog;
    dog.type = "dog";
    dog.age = 1;
    dog.name = "Tommy";
    std::cout << "This " << dog.type << " is " << dog.age << " years old." << std::endl;
    dog.bark();
    dog.eat();
    return 0;
} 

在上面的示例中，我们定义了一个 Animal 类，再从 Animal 类中派生出一个 Dog 类。在 Dog 类中，我们添加了独有的 name 成员和 bark() 成员函数，并继承了 Animal 类的 type 成员和 eat() 成员函数。

2. 多重继承示例

#include <iostream>

class Base1 {
public:
    void func1() {
        std::cout << "Base1->func1()" << std::endl;
    }
};

class Base2 {
public:
    void func1() {
        std::cout << "Base2->func1()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
    void func2() {
        std::cout << "Derived->func2()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived derived;
    derived.func1();  // 输出 Base1->func1()
    derived.Base2::func1();  // 输出 Base2->func1()
    derived.func2();  // 输出 Derived->func2()
    return 0;
}

在上面的示例中，我们定义了两个基类 Base1 和 Base2，然后从这两个基类中派生出一个继承类 Derived。在 Derived 类中，我们添加了独有的成员函数 func2()。

在 main() 函数中，我们首先创建了一个 Derived 类的对象 derived，然后调用了它所继承的类中的成员函数。由于 Derived 类同时继承自两个基类，因此当 Derived 类中的 func1() 函数被调用时，就会发生二义性问题。我们需要使用作用域解析运算符(::)来指明调用哪个基类中的成员函数。

综上，在 C++ 的类的继承与派生过程中，遵循基本语法和规范，可以通过继承和派生的方式实现代码的灵活性和高效性。