C++ 继承详解及实例代码

什么是继承

继承是一种面向对象编程中常用的技术，它允许一个类（称为子类或派生类）继承另一个类（称为父类或基类）的属性和方法。继承使得代码重用和维护变得更加容易，同时还可以提供多态行为和高层次的抽象。

继承的类型

C++ 支持以下几种继承类型：

• 公有继承（public inheritance）
• 私有继承（private inheritance）
• 保护继承（protected inheritance）

公有继承

公有继承表示子类可以访问父类的公有成员和保护成员，但不可以访问父类的私有成员。一个子类可以有多个公有基类。

class Parent {
public:
    int m_public;
protected:
    int m_protected;
private:
    int m_private;
};

class Child : public Parent {
public:
    void access_parent_members() {
        m_public = 1; // OK
        m_protected = 2; // OK
        // m_private = 3; // Error! Cannot access private member.
    }
};

私有继承

私有继承表示子类可以访问父类的公有成员和保护成员，但这些成员在子类中都变成私有成员。一个子类只能有一个私有基类。

class Parent {
public:
    int m_public;
protected:
    int m_protected;
private:
    int m_private;
};

class Child : private Parent {
public:
    void access_parent_members() {
        m_public = 1; // OK
        m_protected = 2; // OK
        // m_private = 3; // Error! Cannot access private member.
    }
};

保护继承

保护继承和私有继承类似，但子类中所有父类成员都变成了保护成员。一个子类只能有一个保护基类。

class Parent {
public:
    int m_public;
protected:
    int m_protected;
private:
    int m_private;
};

class Child : protected Parent {
public:
    void access_parent_members() {
        m_public = 1; // OK
        m_protected = 2; // OK
        // m_private = 3; // Error! Cannot access private member.
    }
};

实例代码

示例 1：形状的继承

考虑一个简单的系统，其中有三个形状类：圆形、正方形和矩形，它们都有一个计算面积的方法。我们可以定义一个基类 Shape，并让这三个形状类从 Shape 类中继承计算面积的方法。

class Shape {
public:
    virtual double get_area() const = 0;
};

class Circle : public Shape {
    double m_radius;
public:
    Circle(double radius) : m_radius(radius) {}

    virtual double get_area() const override {
        return 3.14 * m_radius * m_radius;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
    double m_width;
    double m_height;
public:
    Rectangle(double width, double height) : m_width(width), m_height(height) {}

    virtual double get_area() const override {
        return m_width * m_height;
    }
};

class Square : public Rectangle {
public:
    Square(double side) : Rectangle(side, side) {}
};

在上面的代码中，Shape 类是一个抽象基类，其中定义了纯虚函数 get_area()，任何从 Shape 类继承的子类都必须实现这个函数。Circle 类和 Rectangle 类都从 Shape 类中继承了 get_area() 函数，并分别实现了自己的计算面积的方法。Square 类从 Rectangle 类中继承了 get_area() 函数，并重新定义了自己的形状。

示例 2：多重继承

多重继承是指一个子类从多个父类中继承属性和方法的情况。C++ 支持多重继承，可以通过在子类中使用逗号分隔的方式继承多个父类。

class A {
public:
    int m_a;
};

class B {
public:
    int m_b;
};

class C : public A, public B {
public:
    int get_sum() {
        return m_a + m_b;
    }
};

在上面的代码中，类 C 从类 A 和类 B 中继承了它们的成员变量 m_a 和 m_b。由于 m_a 和 m_b 都是公有成员，因此可以在子类 C 中访问它们。C 类还定义了一个成员函数 get_sum()，用于计算 m_a 和 m_b 的和。