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C++中类继承的意义

news 2025/8/28 9:28:00

C++中类继承是面向对象编程的核心概念之一，它的意义主要体现在以下几个方面：

1. 代码复用（Code Reuse）

继承允许新的类继承现有类的属性和方法，避免了重复编写代码。

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class Vehicle {
protected:double speed;
public:void accelerate(double amount) {speed += amount;}double getSpeed() const { return speed; }
};// Car类继承Vehicle的所有功能
class Car : public Vehicle {
private:int passengerCount;
public:void carryPassengers(int count) {passengerCount = count;}
};

2. 建立is-a关系（Is-A Relationship）

继承建立了类之间的层次关系，表达"是一个"的概念。

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class Shape {
public:virtual double area() const = 0; // 纯虚函数virtual ~Shape() {} // 虚析构函数
};class Circle : public Shape {
private:double radius;
public:Circle(double r) : radius(r) {}double area() const override {return 3.14159 * radius * radius;}
};class Rectangle : public Shape {
private:double width, height;
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}double area() const override {return width * height;}
};

3. 多态性（Polymorphism）

通过继承实现运行时多态，允许使用基类指针或引用来操作派生类对象。

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void printArea(const Shape& shape) {std::cout << "Area: " << shape.area() << std::endl;
}// 使用多态
Circle circle(5.0);
Rectangle rect(4.0, 6.0);printArea(circle); // 输出圆的面积
printArea(rect);   // 输出矩形的面积

4. 接口与实现分离

通过抽象基类定义接口，派生类提供具体实现。

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class Database {
public:virtual void connect() = 0;virtual void query(const std::string& sql) = 0;virtual ~Database() {}
};class MySQLDatabase : public Database {
public:void connect() override {std::cout << "Connecting to MySQL..." << std::endl;}void query(const std::string& sql) override {std::cout << "Executing MySQL query: " << sql << std::endl;}
};class PostgreSQLDatabase : public Database {
public:void connect() override {std::cout << "Connecting to PostgreSQL..." << std::endl;}void query(const std::string& sql) override {std::cout << "Executing PostgreSQL query: " << sql << std::endl;}
};

5. 扩展现有功能

可以在不修改原有类的基础上扩展功能。

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class BasicCalculator {
public:double add(double a, double b) { return a + b; }double subtract(double a, double b) { return a - b; }
};class ScientificCalculator : public BasicCalculator {
public:double multiply(double a, double b) { return a * b; }double divide(double a, double b) { if (b != 0) return a / b;throw std::runtime_error("Division by zero");}
};

6. 继承的类型

公有继承（Public Inheritance）

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class Base {
public:int publicVar;
protected:int protectedVar;
private:int privateVar;
};class Derived : public Base {// publicVar 仍然是 public// protectedVar 仍然是 protected// privateVar 不可访问
};

保护继承（Protected Inheritance）

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class Derived : protected Base {// publicVar 变为 protected// protectedVar 仍然是 protected// privateVar 不可访问
};

私有继承（Private Inheritance）

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class Derived : private Base {// publicVar 变为 private// protectedVar 变为 private// privateVar 不可访问
};

7. 实际应用示例

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// 游戏开发中的继承示例
class GameObject {
protected:Vector2 position;Vector2 velocity;
public:virtual void update(float deltaTime) = 0;virtual void render() = 0;virtual ~GameObject() {}
};class Player : public GameObject {
private:int health;int score;
public:void update(float deltaTime) override {position += velocity * deltaTime;// 玩家特定的更新逻辑}void render() override {// 渲染玩家角色}
};class Enemy : public GameObject {
private:int damage;
public:void update(float deltaTime) override {position += velocity * deltaTime;// 敌人特定的AI逻辑}void render() override {// 渲染敌人}
};