C++ 继承完全指南：构建可复用的强大类层次

C++ 继承完全指南

本教程通过实例系统讲解 C++ 继承机制，包括基类/派生类关系、protected 成员、访问模式、函数重写及多重继承基础。

继承是 C++ 面向对象编程的核心特性之一。它允许从现有类（基类/父类）创建新类（派生类/子类）。

派生类继承基类的特性，并可添加自身特有功能。例如：

class Animal {
    // eat() 函数
    // sleep() 函数
};
class Dog : public Animal {
    // bark() 函数
};

Dog 从 Animal 派生。因为继承关系，Dog 可访问 Animal 的成员。

注意继承时使用的 public 关键字：

class Dog : public Animal {...};

也可用 private 或 protected 继承，稍后详述差异。

is-a 关系

继承体现is-a 关系（"是一种"关系）。仅当两个类之间存在 is-a 关系时才应使用继承。

• Car 是 Vehicle
• Orange 是 Fruit
• Surgeon 是 Doctor
• Dog 是 Animal

示例 1：C++ 继承简单示例

// C++ 继承演示程序
#include <iostream>
using namespace std;

// 基类
class Animal {
public:
    void eat() {
        cout << "I can eat!" << endl;
    }
    void sleep() {
        cout << "I can sleep!" << endl;
    }
};

// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
    void bark() {
        cout << "I can bark! Woof woof!!" << endl;
    }
};

int main() {
    Dog dog1;
    // 调用基类成员
    dog1.eat();
    dog1.sleep();
    // 调用派生类成员
    dog1.bark();
    return 0;
}

输出

I can eat!
I can sleep!
I can bark! Woof woof!!

派生类对象 dog1 可访问基类 Animal 的成员，因为 Dog 继承自 Animal。

C++ protected 成员

访问修饰符 protected 在继承中尤为重要。

与 private 类似，protected 成员在类外不可访问。但派生类和友元类/函数可访问。

当我们希望隐藏类数据，但允许派生类继承访问时，需用 protected。

详细内容请参考 C++ 访问修饰符教程。

示例 2：protected 成员演示

// protected 成员演示
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Animal {
private:
    string color;
protected:
    string type;
public:
    void eat() { cout << "I can eat!" << endl; }
    void sleep() { cout << "I can sleep!" << endl; }
    void setColor(string clr) { color = clr; }
    string getColor() { return color; }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void setType(string tp) { type = tp; }
    void displayInfo(string c) {
        cout << "I am a " << type << endl;
        cout << "My color is " << c << endl;
    }
    void bark() { cout << "I can bark! Woof woof!!" << endl; }
};

int main() {
    Dog dog1;
    dog1.eat();
    dog1.sleep();
    dog1.setColor("black");
    dog1.bark();
    dog1.setType("mammal");
    dog1.displayInfo(dog1.getColor());
    return 0;
}

输出

I can eat!
I can sleep!
I can bark! Woof woof!!
I am a mammal
My color is black

protected 变量 type 可在派生类 Dog 中通过 setType() 访问。而 private 变量 color 无法在 Dog 中直接访问：

class Dog : public Animal {
public:
    void setColor(string clr) {
        // 错误：Animal::color 不可访问
        color = clr;
    }
};

同时，protected 也隐藏数据，外部对象无法直接访问：

// 错误：Animal::type 不可访问
dog1.type = "mammal";

C++ 继承访问模式

继承时可用 public、private、protected 三种模式：

class Animal { /* ... */ };
class Dog : private Animal { /* ... */ };
class Cat : protected Animal { /* ... */ };

这三种方式称为访问模式，效果如下：

1. public：基类成员在派生类中保持原访问级别。
2. private：基类所有成员在派生类中变为 private。
3. protected：基类 public 和 protected 成员在派生类中变为 protected。

基类 private 成员在派生类中始终不可访问。

详细内容请访问：C++ public、private、protected 继承教程。

继承中的成员函数重写

若基类与派生类拥有同名同参数的成员函数，通过派生类对象调用时，会调用派生类版本，即派生类函数重写基类函数。

详细内容请参考：C++ 函数重写教程。

推荐阅读： C++ 多重继承