C++中继承(inheritance)详解及其作用介绍

什么是继承？

继承是一种面向对象编程中的重要概念，指的是类（子类）拥有父类的属性和方法，在父类的基础上进行扩展或重写。继承关系中，父类也称为基类或超类，子类也称为派生类或衍生类。继承关系体现了面向对象编程中的一种复用机制，其中子类可以重用父类的代码，而且不需要重新写入相同的代码。

在C++中，继承关系可以通过关键字inherit来实现。例如，下面的代码实现了一个基类Animal和其两个子类Cat和Dog。

// 基类Animal
class Animal {
protected:
    int age;
public:
    Animal(int a = 0) { age = a; }
    void getAge() { cout << "Age is " << age << endl; }
};

// 子类Cat，继承于基类Animal
class Cat : public Animal {
public:
    void meow() { cout << "Meow!" << endl; }
};

// 子类Dog，继承于基类Animal
class Dog : public Animal {
public:
    void bark() { cout << "Woof!" << endl; }
};

继承的作用

通过继承，可以在不需要重复编写代码的情况下，扩展类的功能。继承可以实现以下几个目的：

复用已有代码

通过继承，子类可以复用父类的属性和方法，从而避免在子类中重复编写相同的代码。例如，在上述代码中，Cat类和Dog类都继承于Animal类，可以直接使用Animal类中的age属性和getAge()方法，而不需要在每个子类中再次定义。

扩展类的功能

通过继承，可以在父类的基础上扩展类的功能。例如，在上述代码中，Cat类可以在Animal类的基础上添加猫叫的方法meow()，Dog类可以在Animal类的基础上添加狗叫的方法bark()。

改进类的实现

通过继承，可以改进类的实现。例如，假设在上述代码中需要定义多个动物类（比如，猫、狗、鱼等），那么可以先定义一个基类Animal，再在Animal类的基础上定义不同的子类，从而使得代码具有良好的可维护性。

继承的示例

单继承

下面是一个单继承的示例。假设有一个汽车类Car，它有如下公有方法和属性：

class Car {
public:
    void drive() { cout << "Driving!" << endl; }
    void stop() { cout << "Stopping!" << endl; }
    int speed;
};

现在，需要定义一个跑车类SportsCar，它继承自Car类，并添加独有的方法和属性。

class SportsCar : public Car {
public:
    void drift() { cout << "Drifting!" << endl; }
    int handling;
};

在这个例子中，SportsCar继承自Car类，并增加了drift()方法和handling属性。由于SportsCar继承了Car类，因此SportsCar对象可以直接使用drive()、 stop()等方法，而且SportsCar对象还有它自己的方法和属性。

多重继承

下面是一个多重继承的示例。假设有一个基类Person，两个派生类Teacher和Student，其中Teacher和Student都继承自Person类，并拥有各自的属性和方法。现在，需要定义一个助教类TA，它既继承自Teacher类，也继承自Student类。

class Person {
public:
    string name;
    int age;
};

class Teacher : public Person {
public:
    string subject;
    void teach() { cout << "Teaching!" << endl; }
};

class Student : public Person {
public:
    int grade;
    void study() { cout << "Studying!" << endl; }
};

class TA : public Teacher, public Student {
public:
    string course;
    void assist() { cout << "Assisting!" << endl; }
};

在这个例子中，TA类既继承自Teacher类，也继承自Student类，并添加了它自己的方法和属性。由于TA类同时继承了Teacher类和Student类，因此TA对象可以直接使用teacherName、subject、grade、 name、age等属性和方法。

总结

继承是面向对象编程中的重要概念，它可以实现代码的复用、类的扩展和实现的改进。C++中通过inherit来实现继承关系，子类可以直接使用父类的属性和方法，在此基础上进行扩展或重写。在使用继承时，需要注意继承的权限（public、protected、private等），以及多重继承的问题。