C++--------继承

一、继承的基本概念

继承是 C++ 中的一个重要特性，它允许一个类（派生类或子类）继承另一个类（基类或父类）的属性和方法。这样可以实现代码的重用和建立类之间的层次关系。

#include <iostream>// 基类
class Base {
public:void show() {std::cout << "This is the Base class." << std::endl;}
};// 派生类
class Derived : public Base {
public:void display() {std::cout << "This is the Derived class." << std::endl;}
};int main() {Derived d;d.show(); // 调用基类的方法d.display(); // 调用派生类的方法return 0;
}

解释：

• 基类：Base 类包含一个公共成员函数 show()。
• 派生类：Derived 类继承自 Base 类，使用 public 继承。它不仅可以访问自己的成员函数 display()，还可以访问基类的 show() 函数。

二、图形对象的继承层次

假设我们要创建一个图形对象的继承层次，可以从一个基类 Shape 开始，然后派生出具体的形状类，如 Circle、Rectangle 等。

#include <iostream>
#include <cmath>class Shape {
public:virtual double area() = 0; // 纯虚函数，使 Shape 成为抽象类virtual void display() {std::cout << "This is a shape." << std::endl;}
};class Circle : public Shape {
private:double radius;
public:Circle(double r) : radius(r) {}double area() override {return 3.14159 * radius * radius;}void display() override {std::cout << "This is a circle with radius " << radius << std::endl;}
};class Rectangle : public Shape {
private:double length, width;
public:Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {}double area() override {return length * width;}void display() override {std::cout << "This is a rectangle with length " << length << " and width " << width << std::endl;}
};int main() {Circle c(5.0);Rectangle r(4.0, 6.0);Shape* s1 = &c;Shape* s2 = &r;s1->display();std::cout << "Area of circle: " << s1->area() << std::endl;s2->display();std::cout << "Area of rectangle: " << s2->area() << std::endl;return 0;
}

解释：

• 抽象类：Shape 类包含一个纯虚函数 area()，使其成为抽象类，不能被实例化。
• 派生类：Circle 和 Rectangle 继承自 Shape，并实现了 area() 和 display() 函数。
• 多态性：通过基类指针指向派生类对象，可以调用派生类的 display() 和 area() 函数，实现多态性。

三、表达式的类层次

对于表达式的类层次，可以创建一个基类 Expression，然后派生出不同类型的表达式类，如 BinaryExpression、UnaryExpression 等。

#include <iostream>class Expression {
public:virtual double evaluate() = 0; // 纯虚函数virtual void display() = 0;
};class Constant : public Expression {
private:double value;
public:Constant(double v) : value(v) {}double evaluate() override {return value;}void display() override {std::cout << value;}
};class BinaryExpression : public Expression {
protected:Expression* left;Expression* right;
public:BinaryExpression(Expression* l, Expression* r) : left(l), right(r) {}~BinaryExpression() {delete left;delete right;}
};class Addition : public BinaryExpression {
public:Addition(Expression* l, Expression* r) : BinaryExpression(l, r) {}double evaluate() override {return left->evaluate() + right->evaluate();}void display() override {left->display();std::cout << " + ";right->display();}
};int main() {Expression* e1 = new Constant(5);Expression* e2 = new Constant(3);Expression* sum = new Addition(e1, e2);sum->display();std::cout << " = " << sum->evaluate() << std::endl;delete sum;return 0;
}

解释：

• 基类：Expression 是一个抽象类，包含纯虚函数 evaluate() 和 display()。
• 派生类：
  • Constant 表示常量表达式，存储一个值。
  • BinaryExpression 是一个抽象类，包含左右操作数。
  • Addition 是 BinaryExpression 的派生类，实现加法操作。

四、解析表达式

解析表达式可以使用递归下降解析器，结合表达式的类层次结构。例如，解析 3 + 5 这样的表达式：

• 可以先创建 Constant 对象表示 3 和 5，然后创建 Addition 对象表示 3 + 5。

五、多重继承

多重继承允许一个类继承自多个基类。

#include <iostream>class Base1 {
public:void show1() {std::cout << "This is Base1." << std::endl;}
};class Base2 {
public:void show2() {std::cout << "This is Base2." << std::endl;}
};class Derived : public Base1, public Base2 {
public:void display() {std::cout << "This is Derived." << std::endl;}
};int main() {Derived d;d.show1();d.show2();d.display();return 0;
}

解释：

• 多重继承：Derived 类继承自 Base1 和 Base2，因此可以访问 Base1 和 Base2 的成员函数，以及自己的成员函数。

注意事项

• 多重继承的二义性：当多个基类有相同的成员函数或变量时，可能会产生二义性问题。可以使用作用域解析运算符 :: 来消除二义性。
• 虚继承：在菱形继承结构中，使用虚继承可以避免重复继承相同基类的问题。

#include <iostream>class GrandParent {
public:void show() {std::cout << "This is GrandParent." << std::endl;}
};class Parent1 : virtual public GrandParent {};
class Parent2 : virtual public GrandParent {};
class Child : public Parent1, public Parent2 {};int main() {Child c;c.show(); // 不会产生二义性return 0;
}

总结

• 继承：允许代码重用和建立类层次关系，派生类继承基类的成员。
• 图形对象继承层次：可以创建抽象基类和派生类表示不同形状，实现多态性。
• 表达式类层次：使用继承实现不同类型的表达式，便于扩展和解析表达式。
• 多重继承：一个类可以继承多个基类，但要注意二义性和菱形继承问题，可以使用虚继承解决。