C++中的继承与构造函数详解

最新推荐文章于 2025-03-17 12:16:58 发布

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分类专栏：杂谈文章标签： c++ java 开发语言 ffmpeg c语言后端软件工程

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C++中的继承与构造函数详解

C++中的继承与构造函数详解

在C++中，继承是面向对象编程的一个核心概念，它允许我们在一个类的基础上派生出新的类，并在子类中复用父类的功能。继承不仅仅涉及到成员变量和成员函数的继承，还涉及到父类构造函数的调用。理解如何在继承中正确地使用构造函数，对于开发高效、健壮的C++代码至关重要。

本篇文章将深入探讨在C++中继承关系下，如何正确地使用构造函数。我们将讨论父类构造函数、子类构造函数的调用顺序，如何在子类中初始化父类成员，以及相关的注意事项。

1. 基本概念：继承和构造函数

1.1 继承的基本结构

在C++中，继承是通过“派生类（子类）”继承“基类（父类）”来实现的。子类不仅继承了父类的成员变量和成员函数，还可以添加自己的成员变量和成员函数，或者重写父类的成员函数。

class Base {
public:
    Base() { cout << "Base constructor called!" << endl; }
    virtual ~Base() { cout << "Base destructor called!" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() { cout << "Derived constructor called!" << endl; }
    ~Derived() { cout << "Derived destructor called!" << endl; }
};

在上面的代码中，Derived类继承了Base类。构造函数和析构函数会在创建对象时被调用。

1.2 构造函数的调用顺序

在C++中，父类和子类的构造函数在创建对象时是有顺序的。具体顺序如下：

首先调用父类构造函数。无论子类是否显式调用父类构造函数，父类的构造函数都会被先执行。
然后调用子类构造函数。只有父类构造函数执行完毕，子类构造函数才会被执行。

同样地，在销毁对象时，析构函数的调用顺序是相反的：

首先调用子类析构函数。
然后调用父类析构函数。

1.3 示例：父类构造函数的调用顺序

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    Base() { 
        cout << "Base constructor called!" << endl; 
    }
    virtual ~Base() { 
        cout << "Base destructor called!" << endl; 
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() { 
        cout << "Derived constructor called!" << endl; 
    }
    ~Derived() { 
        cout << "Derived destructor called!" << endl; 
    }
};

int main() {
    Derived d;  // 创建Derived类对象
    return 0;
}

输出：

Base constructor called!
Derived constructor called!
Derived destructor called!
Base destructor called!

在这个例子中，首先调用Base类的构造函数，然后调用Derived类的构造函数。在销毁对象时，先调用Derived类的析构函数，然后再调用Base类的析构函数。

2. 在子类构造函数中初始化父类

2.1 使用构造函数初始化列表调用父类构造函数

C++允许子类在构造函数中通过初始化列表显式调用父类的构造函数。如果父类有多个构造函数，子类可以选择合适的父类构造函数进行调用。

class Base {
public:
    Base(int a) {
        cout << "Base constructor called with value: " << a << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived(int a, int b) : Base(a) {  // 初始化父类构造函数
        cout << "Derived constructor called with value: " << b << endl;
    }
};

int main() {
    Derived d(10, 20);  // 创建Derived对象
    return 0;
}

输出：

Base constructor called with value: 10
Derived constructor called with value: 20

在上面的代码中，Derived类的构造函数通过初始化列表调用了Base类的构造函数，并传递了参数a。

2.2 使用默认构造函数

如果父类没有显式的构造函数（即只有默认构造函数），子类会自动调用父类的默认构造函数。如果父类没有默认构造函数，则必须显式在子类的构造函数中调用一个父类构造函数。

class Base {
public:
    Base() {
        cout << "Base default constructor called!" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        cout << "Derived constructor called!" << endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;  // 创建Derived对象
    return 0;
}

输出：

Base default constructor called!
Derived constructor called!

在这里，Base类的默认构造函数会被自动调用，然后执行Derived类的构造函数。

2.3 使用不同的父类构造函数

如果父类有多个构造函数，子类可以选择性地调用其中一个。如果不提供显式的调用，C++会选择父类的默认构造函数（如果有的话）。

class Base {
public:
    Base() {
        cout << "Base default constructor called!" << endl;
    }

    Base(int a) {
        cout << "Base constructor called with value: " << a << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived(int a) : Base(a) {  // 调用父类的带参数构造函数
        cout << "Derived constructor called!" << endl;
    }
};

int main() {
    Derived d(5);  // 创建Derived对象
    return 0;
}

输出：

Base constructor called with value: 5
Derived constructor called!

在这个例子中，子类Derived通过初始化列表显式调用了父类Base的带参数构造函数。

3. 构造函数的继承规则

C++11引入了构造函数继承（using声明），使得子类可以直接继承父类的构造函数，而无需在子类中重新定义构造函数。使用using可以使得代码更加简洁，避免重复定义相同的构造函数。

class Base {
public:
    Base(int a) {
        cout << "Base constructor called with value: " << a << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    using Base::Base;  // 继承Base的构造函数
};

int main() {
    Derived d(10);  // 使用Base的构造函数
    return 0;
}