C++ 三種繼承方式及好處範例詳解

2023-11-22 14:00:12

C++繼承

C++繼承是物件導向程式設計中非常常見的一個概念，它提供了一種將一個類的特性引入另一個類的機制。在繼承中，被繼承的類稱為基礎類別或父類別，繼承它的類稱為派生類或子類。

在C++中，繼承通過關鍵字“public”、“protected”、“private”來實現不同層次的繼承，其中“public”表示公有繼承，“protected”表示保護繼承，“private”表示私有繼承。以下是C++中三種繼承方式的範例：

公有繼承

公有繼承的範例程式碼如下：

class Base {
public:
    void foo() { cout << "Base foo" << endl; }
};
class Derived : public Base {
public:
    void bar() { cout << "Derived bar" << endl; }
};
int main() {
    Derived d;
    d.foo(); // Base foo
    d.bar(); // Derived bar
    return 0;
}

在這個範例中，我們定義了一個基礎類別Base和一個派生類Derived。在Derived中使用“public”關鍵字繼承了Base，這意味著Derived擁有了Base的所有屬性和方法。可以看到，Derived類可以呼叫它的父類別Base的foo()方法並輸出“Base foo”，同時呼叫它自己的bar()方法並輸出“Derived bar”。

保護繼承

保護繼承的範例程式碼如下：

class Base {
protected:
    void foo() { cout << "Base foo" << endl; }
};
class Derived : protected Base {
public:
    void bar() { foo(); cout << "Derived bar" << endl; }
};
int main() {
    Derived d;
    d.bar(); // Base foonDerived bar
    return 0;
}

在這個範例中，我們定義了一個基礎類別Base和一個派生類Derived。在Derived中使用“protected”關鍵字繼承了Base，這意味著Derived可以存取Base的所有protected屬性和方法，而Base的public屬性和方法對Derived是不可見的。可以看到，Derived在它的bar()方法中呼叫了它從Base中繼承的foo()方法，並輸出“Base foo”和“Derived bar”。

私有繼承

私有繼承的範例程式碼如下：

class Base {
private:
    void foo() { cout << "Base foo" << endl; }
};
class Derived : private Base {
public:
    void bar() { foo(); cout << "Derived bar" << endl; }
};
int main() {
    Derived d;
    d.bar(); // 'Base::foo': cannot access private member declared in class 'Base'
    return 0;
}

在這個範例中，我們定義了一個基礎類別Base和一個派生類Derived。在Derived中使用“private”關鍵字繼承了Base，這意味著Derived可以存取Base的所有private屬性和方法，但是Base的protected和public屬性和方法對Derived是不可見的。可以看到，在Derived中嘗試呼叫繼承自Base的foo()方法時編譯會出錯，因為該方法是一個private方法。

繼承帶來的好處

繼承作為物件導向程式設計中最基礎的概念之一，可以為程式碼帶來以下好處：

避免冗餘程式碼

在很多情況下，多個類之間有一些共同的屬性和方法。如果沒有繼承機制，開發人員們將不得不為每個類都重複定義這些屬性和方法，這顯然會帶來很多冗餘程式碼。通過繼承，開發人員可以定義一個基礎類別，將所有共同的屬性和方法都定義在其中，然後讓各個子類去繼承這個基礎類別，這樣可以有效地避免冗餘程式碼。

提高程式碼的複用性

繼承可以使類之間產生“父子”關係，子類可以呼叫父類別的方法和屬性，這樣可以極大地提高程式碼的複用性。開發人員在編寫程式碼時，可以首先考慮是否可以通過繼承實現程式碼的複用，這可以減少開發時間和程式碼的複雜性。

支援多型

多型是指同一個函數可以被不同的物件呼叫，並且可以以不同的方式解釋和執行。

繼承是多型的基礎之一，它允許開發人員通過父類別指標或參照來呼叫子類物件的方法，並且在執行時根據實際型別進行呼叫，在這個過程中自然地實現了多型。這為程式碼的擴充套件和維護提供了極大的靈活性和方便性。

使程式碼更加物件導向

繼承是物件導向程式設計的重要特徵之一，它可以幫助開發人員更好地組織程式碼，使其更加易於理解和維護。通過繼承，開發人員可以將程式碼分為一個個獨立的類，並且實現這些類之間的關係，從而使整個系統更加模組化和可延伸。

儘管繼承帶來了很多好處，但是我們也要注意一些細節和潛在的問題。例如，繼承可能會引入不必要的複雜性，而且過度使用繼承可能會導致類之間緊密耦合，從而使程式碼難以維護和擴充套件。因此，在使用繼承時，我們應該慎重考慮，優雅地設計繼承層次結構，避免過度使用繼承導致程式碼的不必要複雜性。

總結

繼承是C++中的一個重要特徵，它通過“public”、“protected”和“private”關鍵字提供了三種不同的繼承方式，並且帶來了很多好處，例如避免冗餘程式碼、提高複用性、支援多型以及使程式碼更加物件導向。在使用繼承時，我們需要慎重考慮，優雅地設計繼承層次結構，以免過度使用繼承導致程式碼的不必要複雜性。

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