C++进阶：类继承与派生详解

"清华大学C++进阶讲义：第7章类的继承.pdf" 类的继承是面向对象编程中的核心概念之一，它允许一个类（派生类）从另一个类（基类）获取属性和行为，以此实现代码的重用和类的层次结构。在C++中，继承和派生是同一个过程的不同描述：继承是从已有的类（基类）中创建新类（派生类）的过程，而派生则是新类在基类基础上添加自己特性的过程。 在C++中，有三种不同的继承方式：公有继承（public）、私有继承（private）和保护继承（protected）。这些方式主要影响派生类对基类成员的访问权限和外界通过派生类访问基类成员的能力。 1. 公有继承（public） - 基类的public成员在派生类中仍为public，可被派生类的成员函数和外部代码访问。 - 基类的protected成员在派生类中仍为protected，只能被派生类的成员函数访问。 - 基类的private成员在派生类中不可直接访问，但可以通过派生类的公共接口间接访问。 2. 私有继承（private） - 基类的public和protected成员在派生类中变为private，仅能被派生类的成员函数访问。 - 基类的private成员在派生类中仍然不可直接访问。 3. 保护继承（protected） - 基类的public和protected成员在派生类中变为protected，只能被派生类及其子类的成员函数访问。 - 基类的private成员在派生类中不可直接访问。 派生类的定义通常包括指定继承方式的语法，如 `class Derived: access_specifier Base { ... }`。例如，`class Derived: public Base { ... }` 表示Derived类公有地继承Base类。 在派生类中，可以添加新的成员（包括数据成员和成员函数），并可以改造基类的成员。如果派生类声明了一个和基类成员同名的成员，那么基类的同名成员在派生类中将被隐藏或覆盖。不过，从C++11起，可以使用`using`语句来显式继承基类的构造函数，以便在派生类中调用它们。 派生类的构造和析构函数需要特别注意。派生类的构造函数需要调用基类的构造函数，以初始化基类的部分；而析构函数则按相反的顺序调用，先析构派生类的部分，再析构基类的部分，这是为了确保正确清理资源。 类的继承还涉及到类型转换，允许在适当的情况下将派生类对象当作基类对象处理。这种转换可以是隐式的，也可以是显式的，具体取决于继承方式和访问控制。 最后，虚继承（virtual inheritance）是一个高级特性，主要用于解决多继承时可能出现的二义性问题。当一个类从多个具有共同基类的基类派生时，如果没有使用虚继承，可能会产生多个基类的副本。通过使用虚继承，可以确保基类在派生类中只有一个实例，从而避免数据冗余和二义性。 类的继承是C++中实现代码复用、扩展类的功能以及构建复杂对象模型的关键机制。理解并熟练掌握继承的各种概念和细节对于编写高效、可维护的C++代码至关重要。