C++继承机制全解析

### C++ 继承机制全解析 #### 1. 继承的引入 在编程中，我们可能会遇到这样的情况，比如有一个 `Player` 类，其定义如下： ```cpp class Player { ProjectileWeapon myProjectileWeapon; MeleeWeapon myMeleeWeapon; MagicalWeapon myMagicalWeapon; // ... rest of class }; ``` 如果玩家一次只能携带一种武器，这种设计就显得很笨拙，而且随着武器类型的增加，管理会变得更加复杂。幸运的是，C++ 提供了继承机制来解决这个问题。继承用于表示 “是一种” 的关系，例如，投射武器是一种武器。通过继承，我们可以创建一个通用的 `Weapon` 类作为基类，`ProjectileWeapon` 类作为派生类继承自它。 #### 2. 编写继承代码 首先，我们来创建基类 `Weapon`： ```cpp class Weapon { int damage; int cost; public: Weapon(int theDamage, int theCost); // ... more methods }; Weapon::Weapon(int theDamage, int theCost) : damage(theDamage), cost(theCost) {} ``` 接着，创建派生类 `ProjectileWeapon`： ```cpp class ProjectileWeapon : public Weapon { int range; public: ProjectileWeapon(int theDamage, int theCost, int theRange); }; ``` 这里关键的是第一行代码 `class ProjectileWeapon : public Weapon`，它表示 `ProjectileWeapon` 是 `Weapon` 的一种，`Weapon` 类的所有成员会自动包含在 `ProjectileWeapon` 类中。 派生类构造函数的实现需要注意，错误的实现方式如下： ```cpp // Will not compile. ProjectileWeapon cannot access Weapon’s private members ProjectileWeapon:ProjectileWeapon(int theDamage, int theCost, int theRange) : damage(theDamage), cost(theCost), range(theRange) {} ``` 正确的方式是调用基类的构造函数： ```cpp // Right way. Call the parent’s constructor ProjectileWeapon:ProjectileWeapon(int theDamage, int theCost, int theRange) : Weapon(theDamage, theCost), range(theRange) {} ``` 创建派生类的一般语法为： ```plaintext class derived_class : scope_modifier base_class ``` 其中 `scope_modifier` 可以是 `public`、`private` 或 `protected`，这里我们通常使用 `public`。 #### 3. 通过继承访问类成员 类成员有 `public`、`private` 和 `protected` 三种访问修饰符。`protected` 修饰符只有在继承中才会发挥作用，在没有继承时，它和 `private` 相同。 派生类的成员函数可以访问以下内容： - 所有全局变量。 - 类自身的成员。 - 基类的所有 `public` 和 `protected` 成员。 例如： ```cpp class Base { int private_int; protected: int getInt() { return private_int; } }; class Derived : public Base { // Error - cannot access private_int int myFunc() { return private_int; } // The right way int myFunc() { return getInt(); } } ``` 在这个例子中，`Derived` 类不能直接访问 `private_int`，但可以通过基类的 `protected` 成员函数 `getInt()` 来访问。 #### 4. 派生类中构造函数和析构函数的创建 派生类构造函数和析构函数的规则如下： - 如果基类没有构造函数或有一个构造函数不需要参数，派生类不需要构造函数。 - 如果基类的所有构造函数都需要参数，派生类必须有构造函数，并且在初始化列表中显式调用基类的构造函数。 - 派生类的构造函数不能在初始化列表中初始化从基类继承的变量，必须使用基类的构造函数或在花括号内初始化。 例如： ```cpp class Base { public: Base() : protected_int(3) {} protected: int protected_int; }; class Derived : public Base { public: Derived(); }; //the Derived class’s constructor //the right way Derived::Derived() : Base() {} //also right Derived::Derived() : Base() { protected_int = 2; } //error Derived::Derived() : Base(), protected_int(2) {} ``` 构造顺序是先基类后派生类，析构顺序相反。示例代码如下： ```cpp // 7.1 – Constructors and Destructors – Mark Lee #include <iostream> using std::cout; class Base { public: Base() { cout << “Base’s constructor\n”; } ~Base() { cout << “Base’s destructor\n”; } }; class Derived : public Base { public: Derived() { cout << “Derived’s constructor\n”; } ~Derived() { cout << “Derived’s destructor\n”; } }; int main (void) { Derived d; return 0; } ``` 输出结果为： ```plaintext Base’s constructor Derived’s ```