如何在C语言中实现封装与继承

# 1. 什么是封装和继承

在面向对象编程中，封装和继承是两个重要的概念。它们是面向对象编程的核心特性之一，通过封装和继承可以更好地组织和管理代码。

## 1. 封装

封装是将数据和操作数据的方法封装在一个单元中，使其成为一个不可分割的整体。在封装中，我们可以将数据成员和成员函数作为类的一部分。

封装可以让我们隐藏类的内部实现细节，只向外部提供必要的接口。这样可以增加代码的安全性和可维护性。外部用户无需知晓类的内部实现细节，只需使用提供的接口进行操作。

封装可以通过访问控制符控制成员变量和成员函数的访问级别。常见的访问控制符有 public、private 和 protected。public 成员可以在类的任意地方访问，private 成员只能在类的内部访问，protected 成员可以在类的内部和派生类中访问。

下面是一个示例，展示了如何在C++中实现封装：

class Rectangle {
private:
    int length;
    int width;

public:
    void setLength(int len) {
        if (len > 0) {
            length = len;
        }
    }

    void setWidth(int wid) {
        if (wid > 0) {
            width = wid;
        }
    }

    int getArea() {
        return length * width;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect;
    rect.setLength(5);
    rect.setWidth(4);
    int area = rect.getArea();
    cout << "The area of the rectangle is: " << area << endl;

    return 0;
}

在上面的代码中，我们封装了一个矩形类 Rectangle。类中的 length 和 width 成员被封装在 private 部分，外部无法直接访问。通过公共的成员函数 setLength 和 setWidth，我们可以设置矩形的 length 和 width。同时，通过公共的成员函数 getArea，我们可以获取矩形的面积。这样，外部用户只需使用公共接口进行操作，无需关心内部实现细节。

封装可以实现信息隐藏和数据封装，提高了代码的安全性和可维护性。

## 2. 继承

继承是从已存在的类派生出新的类的过程。通过继承，子类可以继承父类的属性和方法，同时可以在子类中添加新的属性和方法。

继承主要有三个作用：代码复用、派生类的扩展和多态。

代码复用是指子类可以直接使用父类中已有的属性和方法，无需重复编写相同的代码。这大大提高了开发效率。

派生类的扩展是指派生类可以在父类的基础上进行扩展，添加新的属性和方法。这样可以保持代码的一致性，并可根据需求进行个性化定制。

多态是指子类对象可以直接赋值给父类引用，通过父类引用调用子类重写的方法。这样可以实现基于继承的多态特性。

下面是一个示例，展示了如何在Java中实现继承：

class Vehicle {
    private String brand;
    private int year;

    public Vehicle(String brand, int year) {
        this.brand = brand;
        this.year = year;
    }

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }
}

class Car extends Vehicle {
    private String color;

    public Car(String brand, int year, String color) {
        super(brand, year);
        this.color = color;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car("Toyota", 2020, "Red");
        System.out.println("Brand: " + car.getBrand());
        System.out.println("Year: " + car.getYear());
        Sy