C++程序設計北京林業大學7%第07章繼承和派生繼承和派生是面向對象程序設計的重要特征之一。在C++中，繼承允許我們創建一個新的類（稱為派生類）從現有的類（稱為基類）繼承屬性和方法。這種機制有助于代碼的復用和組織的靈活性。7.1繼承的基本概念繼承是面向對象編程的一個核心概念，它允許我們創建具有共同屬性和行為的類層次結構。在C++中，繼承是通過在類定義中使用冒號（:）來實現的。基類的方法和屬性可以被派生類繼承，這意味著派生類可以訪問基類的公有和受保護成員。7.2繼承的類型C++支持三種繼承方式：公有繼承、受保護繼承和私有繼承。每種繼承方式都決定了基類成員在派生類中的訪問權限。1.公有繼承（public）：派生類可以訪問基類的公有和受保護成員。2.受保護繼承（protected）：派生類可以訪問基類的公有和受保護成員，但在派生類外部，這些成員被視為受保護的。3.私有繼承（private）：派生類可以訪問基類的公有和受保護成員，但在派生類外部，這些成員被視為私有的。7.3派生類的構造函數和析構函數派生類需要自己的構造函數來初始化其新增的成員。派生類的構造函數必須調用基類的構造函數來初始化基類成員。同樣，派生類也有自己的析構函數，它在撤銷派生類對象時被調用。派生類的析構函數負責釋放派生類成員所占用的資源，并且會自動調用基類的析構函數來釋放基類成員的資源。7.4多態性繼承和多態性是緊密相關的。多態性允許我們使用基類指針或引用來調用派生類中的方法，這為我們提供了在運行時選擇適當方法的能力。C++中多態性的實現通常涉及虛函數，虛函數是一個在基類中被聲明為virtual的成員函數，它可以在派生類中被重新定義。7.5虛函數和純虛函數虛函數是可以在派生類中被重新定義的函數。純虛函數是一種特殊類型的虛函數，它在基類中沒有實現，并且必須在派生類中被定義。純虛函數使得基類成為一個抽象類，不能被實例化。7.6繼承和組合繼承和組合都是實現代碼復用的方法。繼承是通過創建一個類層次結構來實現的，而組合是通過在一個類中包含另一個類的對象來實現的。在某些情況下，組合可能比繼承更合適，因為它提供了更大的靈活性。7.7繼承的二義性繼承的二義性通常發生在多重繼承中，即一個類同時從兩個或多個基類繼承。在某些情況下，這可能導致對基類成員的訪問產生歧義。為了解決這個問題，C++提供了作用域解析運算符（::）來明確指定我們要訪問的基類成員。7.8虛繼承虛繼承是解決多重繼承中二義性問題的一種方法。在虛繼承中，共享的基類在派生類中只存在一份副本。這通過在繼承聲明中使用關鍵字virtual來實現。7.9繼承和模板C++模板可以與繼承一起使用，允許我們創建具有通用類型的類層次結構。這使得我們可以編寫更通用的代碼，同時保持類型安全和性能。7.10多態性多態性是面向對象編程的另一個核心概念，它允許我們使用一個接口來表示不同的數據類型。在C中，多態性通常是通過虛函數實現的。虛函數是一個在基類中被聲明為virtual的成員函數，它可以在派生類中被重寫。當我們通過基類指針或引用調用虛函數時，C會根據對象的實際類型來決定調用哪個派生類的版本。7.11虛函數和純虛函數虛函數和純虛函數都是實現多態性的關鍵。虛函數在基類中有定義，但可以在派生類中被重寫。純虛函數在基類中沒有定義，只有聲明，并且必須在派生類中被重寫。純虛函數使得我們可以創建抽象類，即不能被實例化的類，它們只能作為其他類的基類。7.12運算符重載和類型轉換在C中，我們可以重載運算符，使得它們可以用于自定義類型。這包括算術運算符、比較運算符、賦值運算符等。我們還可以定義類型轉換函數，允許在需要時自動將一個類型轉換為另一個類型。7.13模板和繼承模板和繼承可以一起使用，以創建具有通用類型的類層次結構。這允許我們編寫更通用的代碼，同時保持類型安全和性能。例如，我們可以創建一個模板基類，然后從它派生出特定類型的派生類。7.14繼承和異常處理在面向對象編程中，異常處理是處理錯誤和異常情況的重要機制。在繼承體系中，派生類可以重寫基類的異常處理函數，以提供更具體的錯誤處理策略。7.15繼承和智能指針智能指針是C中用于管理動態分配內存的對象。在繼承體系中，智能指針可以用于管理派生類對象的內存。這有助于防止內存泄漏和提高代碼的健壯性。7.16繼承和I/O操作C中的I/O操作通常涉及到流的處理。在繼承體系中，我們可以重載I/O運算符，如<<和>>，以便于派生類對象的輸入和輸出。這允許我們以自定義的方式格式化對象的打印輸出，以及從輸入流中解析對象。7.17繼承和容器C的標準模板庫（STL）提供了各種容器，如vector、list和map。在繼承體系中，我們可以使用這些容器來存儲派生類對象的集合。然而，需要注意的是，如果派生類中有虛函數，容器中的對象可能會表現出多態行為。7.18繼承和模板元編程模板元編程是C中一種強大的編程技術，它允許在編譯時執行計算。在繼承體系中，我們可以使用模板元編程來特定的類或函數，這些類或函數基于繼承層次結構中的信息。7.19繼承和并發編程并發編程是處理多線程或多進程的應用程序的過程。在繼承體系中，我們需要確保線程安全，特別是在操作共享數據時。這通常涉及到使用互斥鎖、條件變量和其他同步原語。7.20繼承和設計模式設計模式是解決常見軟件設計問題的經典解決方案。在繼承體系中，我們可以使用各種