C++继承详解：公有继承与派生类的概念及应用

"C++中的公有继承是一种允许派生类继承基类公开和保护成员的机制，基类的public成员在派生类中保持public，protected成员保持protected。派生类可以直接访问基类的public和protected成员，但不能访问private成员。外部函数只能通过派生类的public接口访问基类的public成员。这种继承方式常用于表示'is-a'关系，如交通工具中的汽车、卡车等都是交通工具的一种。此外，代码示例展示了Shape类的继承结构，包括2D和3D形状，如Circle、Triangle、Rectangle、Sphere、Cube和Tetrahedron等，这些类通过继承扩展了基本的形状特性。" 在C++中，继承是面向对象编程的一个核心概念，它允许创建新的类（派生类）基于现有的类（基类）。公有继承（public inheritance）是继承的三种主要方式之一（另外两种是私有继承(private)和保护继承(protected)），它体现了“is-a”关系。例如，在描述交通工具的场景中，汽车、卡车、小汽车等都是交通工具的实例，因此它们可以作为交通工具的派生类。 当一个类（如`GraduateStudent`）声明为另一个类（如`Student`）的公有派生类时，语法如下： ```cpp class GraduateStudent : public Student { // 成员定义 }; ``` 这意味着`GraduateStudent`继承了`Student`的所有public和protected成员。`Student`的public成员在`GraduateStudent`中仍然是public，可以被外部代码直接访问。`Student`的protected成员在`GraduateStudent`中保持protected，只有`GraduateStudent`及其派生类的成员函数可以访问。然而，无论何时，`GraduateStudent`的成员函数都可以直接访问`Student`的所有非private成员。 例如，`Student`类有一个`protected`成员`number`和`public`成员`SetScore`，`GraduateStudent`作为其派生类，可以直接修改`number`和调用`SetScore`。同时，`GraduateStudent`可以添加新的成员和功能，如`advisor`，并提供相应的访问方法。 继承的好处在于代码复用和扩展。通过继承，可以避免重复编写相同的代码，并且可以根据需要在派生类中添加新的特性或修改现有行为。这使得程序设计更具灵活性，能够适应不断变化的需求。例如，`Student`类可能包含了所有学生的基本信息，而`GraduateStudent`则在此基础上增加了导师信息，这在不改变`Student`原有结构的情况下实现了功能的扩展。 公有继承在C++中是一个强大的工具，它促进了代码的模块化和复用，使得类的层次结构更加清晰，同时保持了良好的封装性和访问控制。在设计复杂的系统时，合理的继承结构能够帮助我们构建出更易于理解和维护的代码。