面向对象程序设计中最重要的一个概念是继承。继承允许我们依据另一个类来定义一个类,这使得创建和维护一个应用程序变得更容易。这样做,也达到了重用代码功能和提高执行效率的效果。 当创建一个类时,您不需要重新编写新的数据成员和成员函数,只需指定新建的类继承了一个已有的类的成员即可。这个已有的类称为基类,新建的类称为派生类。 面向对象设计之 is-a(继承关系)、has-a(合成关系,组合关系)和use-a(依赖关系) 继承代表了is-a关系。例如,哺乳动物是动物,狗是哺乳动物,因此,狗是动物,等等。

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代码如下:

  1. // 基类
  2. class Animal {
  3. // eat() 函数
  4. // sleep() 函数
  5. };
  6. //派生类
  7. class Dog : public Animal {
  8. // bark() 函数
  9. };

基类 & 派生类

一个类可以派生自多个类,这意味着,它可以从多个基类继承数据和函数。定义一个派生类,我们使用一个类派生列表来指定基类。类派生列表以一个或多个基类命名,形式如下:

  1. class derived-class: access-specifier base-class

其中,访问修饰符 access-specifier 是public、protectedprivate其中的一个,base-class 是之前定义过的某个类的名称。如果未使用访问修饰符 access-specifier,则默认为 private
假设有一个基类ShapeRectangle是它的派生类,如下所示:

  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. // 基类
  4. class Shape
  5. {
  6. public:
  7. void setWidth(int w)
  8. {
  9. width = w;
  10. }
  11. void setHeight(int h)
  12. {
  13. height = h;
  14. }
  15. protected:
  16. int width;
  17. int height;
  18. };
  19. // 派生类
  20. class Rectangle: public Shape
  21. {
  22. public:
  23. int getArea()
  24. {
  25. return (width * height);
  26. }
  27. };
  28. int main(void)
  29. {
  30. Rectangle Rect;
  31. Rect.setWidth(5);
  32. Rect.setHeight(7);
  33. cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl; // 输出对象的面积
  34. return 0;
  35. }
  36. /*
  37. Total area: 35
  38. */

访问控制和继承

派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问,则应在基类中声明为 private。
我们可以根据访问权限总结出不同的访问类型,如下所示:

访问 public protected private
同一个类 yes yes yes
派生类 yes yes no
外部的类 yes no no

一个派生类继承了所有的基类方法,但下列情况除外:

  • 基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。
  • 基类的友元函数
  • 基类的重载运算符。

继承类型

当一个类派生自基类,该基类可以被继承为public、protectedprivate几种类型。继承类型是通过上面讲解的访问修饰符 access-specifier 来指定的。
我们几乎不使用protectedprivate继承,通常使用public继承。当使用不同类型的继承时,遵循以下几个规则:

  • 公有继承 (public) 当一个类派生自公有基类时,基类的公有成员也是派生类的公有成员,基类的保护成员也是派生类的保护成员,基类的私有成员不能直接被派生类访问,但是可以通过调用基类的公有保护成员来访问。
  • 保护继承 (protected) 当一个类派生自保护基类时,基类的公有保护成员将成为派生类的保护成员。
  • 私有继承(private) 当一个类派生自私有基类时,基类的公有保护成员将成为派生类的私有成员。

多继承

多继承即一个子类可以有多个父类,它继承了多个父类的特性。
C++ 类可以从多个类继承成员,语法如下:

  1. class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…
  2. {
  3. <派生类类体>
  4. };

其中,访问修饰符继承方式是public、protectedprivate其中的一个,用来修饰每个基类,各个基类之间用逗号分隔,如上所示。现在让我们一起看看下面的实例:

  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. // 基类 Shape
  4. class Shape
  5. {
  6. public:
  7. void setWidth(int w)
  8. {
  9. width = w;
  10. }
  11. void setHeight(int h)
  12. {
  13. height = h;
  14. }
  15. protected:
  16. int width;
  17. int height;
  18. };
  19. // 基类 PaintCost
  20. class PaintCost
  21. {
  22. public:
  23. int getCost(int area)
  24. {
  25. return area * 70;
  26. }
  27. };
  28. // 派生类
  29. class Rectangle: public Shape, public PaintCost
  30. {
  31. public:
  32. int getArea()
  33. {
  34. return (width * height);
  35. }
  36. };
  37. int main(void)
  38. {
  39. Rectangle Rect;
  40. int area;
  41. Rect.setWidth(5);
  42. Rect.setHeight(7);
  43. area = Rect.getArea();
  44. cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl; // 输出对象的面积
  45. cout << "Total paint cost: $" << Rect.getCost(area) << endl; // 输出总花费
  46. return 0;
  47. }
  48. /*
  49. Total area: 35
  50. Total paint cost: $2450
  51. */

环状继承

另外多继承(环状继承),A->D, B->D, C->(A,B),例如:

  1. class D{......};
  2. class B: public D{......};
  3. class A: public D{......};
  4. class C: public B, public A{.....};

这个继承会使D创建两个对象,要解决上面问题就要用虚拟继承格式
格式:class 类名: virtual 继承方式 父类名

  1. class D{......};
  2. class B: virtual public D{......};
  3. class A: virtual public D{......};
  4. class C: public B, public A{.....};

虚继承—(在创建对象的时候会创建一个虚表)在创建父类对象的时候

  1. A:virtual public D
  2. B:virtual public D
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. //基类
  4. class D
  5. {
  6. public:
  7. D(){cout<<"D()"<<endl;}
  8. ~D(){cout<<"~D()"<<endl;}
  9. protected:
  10. int d;
  11. };
  12. class A:virtual public D
  13. {
  14. public:
  15. A(){cout<<"A()"<<endl;}
  16. ~A(){cout<<"~A()"<<endl;}
  17. protected:
  18. int a;
  19. };
  20. class B:virtual public D
  21. {
  22. public:
  23. B(){cout<<"B()"<<endl;}
  24. ~B(){cout<<"~B()"<<endl;}
  25. protected:
  26. int b;
  27. };
  28. class C:public B, public A
  29. {
  30. public:
  31. C(){cout<<"C()"<<endl;}
  32. ~C(){cout<<"~C()"<<endl;}
  33. protected:
  34. int c;
  35. };
  36. int main()
  37. {
  38. cout << "Hello World!" << endl;
  39. C c; //D, B, A ,C
  40. cout<<sizeof(c)<<endl;
  41. return 0;
  42. }
  43. /*
  44. Hello World!
  45. D()
  46. B()
  47. A()
  48. C()
  49. 40
  50. ~C()
  51. ~A()
  52. ~B()
  53. ~D()
  54. */
  • 与类同名的函数是构造函数。
  • ~ 类名的是类的析构函数。