C++继承的相关知识点

简介: C++继承的相关知识点

继承是面向对象编程的一个核心特性,它允许创建一个类(派生类或子类)来继承另一个类(基类或父类)的属性和方法。这意味着派生类自动获得了基类的所有非私有成员的访问权限,并且可以在这些基础上增加新的功能或覆盖(override)已有的功能,从而实现了代码的复用和扩展。

继承的概念

  1. 代码复用:子类可以重用父类的代码,无需重新编写相同的属性和方法。
  2. 层次结构:通过继承可以建立类的层次结构,形成“is-a”关系,如猫是动物的一个特例。
  3. 多态性:子类可以覆盖或实现父类的方法,从而在运行时表现出不同的行为。

基类与派生类的关系

  1. 继承性:派生类继承了基类的属性(数据成员)和行为(成员函数),这意味着派生类自动获得了基类的所有非私有成员(在公有继承的情况下)。这种继承关系建立了类之间的层次结构,使得派生类能够复用基类的代码,并在此基础上进行扩展或修改。
  2. 多态性:基类定义了一组接口(通常是虚函数),派生类可以根据需要重写这些接口以提供具体实现。这使得基类的指针或引用来引用派生类对象时,能够根据对象的实际类型动态调用相应的方法,体现了运行时的多态性。
  3. 访问权限:继承可以是公有(public)、保护(protected)或私有(private)的,不同继承方式决定了派生类如何访问基类的成员。公有继承保留了基类成员的原有访问级别(公有和保护),而保护和私有继承会改变基类公有成员在派生类中的访问权限。
  4. 构造与析构顺序:创建派生类对象时,首先调用基类的构造函数,然后再调用派生类的构造函数。相反,当对象销毁时,派生类的析构函数先执行,随后是基类的析构函数。
  5. 类型转换:派生类对象可以被视为基类类型的对象,即向上转型(upcasting),这在多态性中尤为重要。然而,基类指针或引用不能直接访问派生类新增的成员,除非通过强制类型转换(downcasting)回派生类类型。
  6. 静态成员与友元关系派生类不继承基类的静态成员变量和友元函数,这些成员属于类本身而不是类的实例。

继承方式

  1. 单一继承:一个子类只能直接继承一个父类。这是最常见的继承形式。
  2. 多重继承:一个子类可以同时继承多个父类,从而获得多个父类的属性和方法。这在某些语言中(如C++)是支持的,但在设计上可能带来复杂性,如菱形问题(Diamond Problem)。
  3. 多级继承:一个类可以继承另一个继承了其他类的类,形成继承链。例如,如果类C继承自类B,而类B又继承自类A,则类C间接继承了类A的所有公有和受保护成员。

多级继承的工作原理

多级继承的工作原理在于构建类的层次结构,每一层的类都可以在其基础上增加新的特征或修改已有特征。例如,假设有一个基本的Animal类,它包含一些基本属性和方法,如nameeat()。然后,你可以创建一个更具体的类Mammal,它继承自Animal,并添加或覆盖一些特有的属性和方法,比如giveBirth()。接下来,你可能定义一个Dog类,继承自Mammal,在这个层次上,Dog类除了拥有来自MammalAnimal的所有属性和方法外,还可以定义特有的方法,如bark()

多级继承使得类的设计更加模块化,便于管理和扩展。每个层次专注于定义那一层特有的行为和属性,而不需要重复编写代码。同时,它也允许在更高层次上对行为进行统一修改,而这些修改会自动影响所有低层次的派生类

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