快捷導(dǎo)航

一文帶你學(xué)習(xí)C++中的派生機(jī)制

更新時(shí)間：2023年04月13日 15:12:16 作者：碼出世界的淡水魚

C++是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其中的派生機(jī)制是其重要的面向?qū)ο筇匦灾?。本文我們就來詳?xì)地學(xué)習(xí)一下C++中的派生機(jī)制的相關(guān)知識吧

C++是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其中的派生機(jī)制是其重要的面向?qū)ο筇匦灾?。派生是建立在現(xiàn)有類的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)建一個(gè)新的類的過程。在新類中，可以利用父類中定義的變量和方法，并且可以添加新的成員變量和方法。

下面我們來詳細(xì)地學(xué)習(xí)C++中的派生機(jī)制。

一、派生的類型

C++支持以下幾種派生類型：

1.公有派生: 在公有派生中，派生類可以訪問基類中的公有成員和受保護(hù)成員，但不能訪問基類中的私有成員。公有派生通常用于向基類添加新的特征和行為。

示例代碼如下：

class Base {
public:
    int public_var;
protected:
    int protected_var;
private:
    int private_var;
};

class Derived : public Base {
public:
    void setVar(int a, int b, int c)
    {
        public_var = a;  //公有成員可以在派生類中訪問
        protected_var = b;  //受保護(hù)成員可以在派生類中訪問
        // private_var = c;  //私有成員無法在派生類中訪問
    }
};

2.保護(hù)派生: 在保護(hù)派生中，派生類可以訪問基類中的公有成員和受保護(hù)成員，但不能訪問基類中的私有成員。保護(hù)派生通常用于繼承，即將基類的所有成員和方法都繼承到派生類中。

示例代碼如下：

class Base {
public:
    int public_var;
protected:
    int protected_var;
private:
    int private_var;
};

class Derived : protected Base {
public:
    void setVar(int a, int b, int c)
    {
        public_var = a;  //公有成員可以在派生類中訪問
        protected_var = b;  //受保護(hù)成員可以在派生類中訪問
        // private_var = c;  //私有成員無法在派生類中訪問
    }
};

3.私有派生: 在私有派生中，派生類可以訪問基類中的公有成員和受保護(hù)成員，但不能訪問基類中的私有成員。私有派生通常用于“隱藏”繼承，即對基類進(jìn)行改進(jìn)或擴(kuò)展，但不公開基類的接口。

示例代碼如下：

class Base {
public:
    int public_var;
protected:
    int protected_var;
private:
    int private_var;
};

class Derived : private Base {
public:
    void setVar(int a, int b, int c)
    {
        public_var = a;  //公有成員可以在派生類中訪問
        protected_var = b;  //受保護(hù)成員可以在派生類中訪問
        // private_var = c;  //私有成員無法在派生類中訪問
    }
};

二、派生的語法

在C++中，派生的語法為：

class Derived_class : access_specifier Base_class {
    // 包含新成員和覆蓋的函數(shù)等
};

其中，Derived_class 是基于 Base_class 的派生類。access_specifier 表示派生類型，可以是 public、protected 或 private。新的成員和覆蓋的函數(shù)等是指在派生類中添加的成員和方法。

示例代碼如下：

class Base {
public:
    void print() {
        std::cout << "Base" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void print() {
        std::cout << "Derived" << std::endl;
    }
};

int main()
{
    Base b;
    Derived d;

    b.print(); //輸出 Base
    d.print(); //輸出 Derived

    return 0;
}

上述代碼中，Base 類中定義了一個(gè) print() 方法，輸出 Base。Derived 類繼承自 Base 類，并定義了一個(gè)同名的 print() 方法，輸出 Derived。在 main 函數(shù)中，分別創(chuàng)建了 Base 類和 Derived 類的對象并分別調(diào)用了它們的 print() 方法。結(jié)果顯示，派生類覆蓋了其基類的同名方法。

三、多重繼承

C++還支持多重繼承，即一個(gè)派生類從多個(gè)基類派生而來。具體地，可以這樣建立一個(gè)派生類：

class Derived : access_specifier Base1, access_specifier Base2, ... {
    // 包含新成員和覆蓋的函數(shù)等
};

其中，Derived 是一個(gè)派生類，Base1、Base2 是兩個(gè)基類，可以有多個(gè)基類。access_specifier 表示該基類在派生類中的訪問權(quán)限，可以是 public、protected 或 private。

示例代碼如下：

class Base1 {
public:
    void print1() {
        std::cout << "Base1" << std::endl;
    }
};

class Base2 {
public:
    void print2() {
        std::cout << "Base2" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base1, protected Base2 {
public:
    void print() {
        print1();
        //print2(); //private 成員不能在派生類之外的成員函數(shù)中訪問
    }
};

int main()
{
    Derived d;
    d.print();

    return 0;
}

上述代碼中，定義了兩個(gè)基類 Base1 和 Base2，分別有各自的方法 print1() 和 print2()。派生類 Derived 繼承自 Base1 和 Base2，由于 Base2 的訪問權(quán)限設(shè)置為 protected，在 Derived 中，只有成員函數(shù)可以訪問 Base2 中的成員。Derived 中定義的 print() 方法分別調(diào)用了 Base1 和 Base2 中的方法，結(jié)果顯示，多重繼承能夠在派生類中同時(shí)使用多個(gè)基類的成員，并進(jìn)行靈活的訪問權(quán)限設(shè)置。

四、虛繼承

當(dāng)一個(gè)類同時(shí)從多個(gè)基類繼承，而這些基類中又有共同的基類時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“二義性”的問題。為了解決這個(gè)問題，C++引入了虛繼承機(jī)制。

虛繼承使用關(guān)鍵字 virtual，它告訴編譯器，在繼承鏈中只保留一份共同的基類，從而避免了多次繼承造成的冗余。另外，虛繼承還規(guī)定了一個(gè)虛基類列表。虛基類列表中的類在繼承鏈中只繼承一次，并且會(huì)在最深層的派生類中進(jìn)行初始化。

示例代碼如下：

class Root {
public:
    int i;
};

class A : public virtual Root {
public:
    int j;
};

class B : public virtual Root {
public:
    int k;
};

class C : public A, public B {
public:
    void sum() {
        i = j + k;
    }
};

int main()
{
    C c;

    c.j = 10;
    c.k = 20;
    c.sum();

    std::cout << "Sum of j and k is " << c.i << std::endl;

    return 0;
}

上述代碼中，定義了一個(gè)基類 Root，和兩個(gè)繼承了 Root 的派生類 A 和 B。類 C 同時(shí)從 A 和 B 繼承，它將 A 和 B 中的 i 合并為一份，并且在最深層的派生類 C 中進(jìn)行初始化。在 main 函數(shù)中，我們創(chuàng)建了類 C 的對象 c，并對它的成員變量 j 和 k 賦值，并通過 sum() 方法計(jì)算它們的和。

五、派生類和基類的關(guān)系

派生類和基類之間存在以下關(guān)系：

派生類包含的成員都是派生類自己定義的，但它可以訪問基類的公有成員和受保護(hù)成員，也可以使用基類中的方法。
派生類的對象中包含了基類的對象，即派生類的對象中包含了基類對象的成員。
派生類的對象可以被看作是基類的對象，即派生類的對象可以直接賦值給基類對象。

示例代碼如下：

class Base {
public:
    int publicVar;
protected:
    int protectedVar;
private:
    int privateVar;
public:
    void print() {
        std::cout << "publicVar: " << publicVar << std::endl;
        std::cout << "protectedVar: " << protectedVar << std::endl;
        std::cout << "privateVar: " << privateVar << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    int additionalVar;
public:
    void printAdditionalVar() {
        std::cout << "additionalVar: " << additionalVar << std::endl;
    }
};

int main()
{
    Derived derived;
    derived.publicVar = 1;
    //derived.protectedVar = 2;  //protected 成員不能直接在類外部訪問
    derived.print();  //基類中的公有成員和受保護(hù)成員可以在派生類對象中訪問
    derived.additionalVar = 3;
    derived.printAdditionalVar();  //派生類中的成員可以直接訪問
    Base& base = derived;  //派生類的對象可以賦值給基類對象
    base.print();  //基類中的成員可以在基類對象中訪問
    return 0;
}

上述代碼中，定義了一個(gè)基類 Base 和一個(gè)派生類 Derived。在 main 函數(shù)中，我們首先創(chuàng)建了一個(gè) Derived 的對象 derived，可以看到它可以訪問由其基類 Base 中繼承的成員變量和方法。同時(shí)，我們?yōu)?derived 對象中定義了一個(gè) additionalVar 成員，并定義了一個(gè)打印 additionalVar 的方法。接著，我們將 derived 對象賦值給了一個(gè) Base 類型的引用 base，并通過 base 訪問了 Base 類中的成員變量和方法。結(jié)果顯示了派生類和基類之間的關(guān)系。