继承（注意菱形继承）

继承（Inheritance） 是面向对象编程中的一个核心概念，允许你基于现有的类创建新类，从而促进代码的复用和扩展。

在 C++ 中，继承是通过 class 或 struct 来实现的。子类可以继承父类的 成员变量 和 成员函数，甚至可以覆盖父类的方法。

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基本语法

class 基类 {
public:
    // 基类的成员
};

class 派生类 : public 基类 {
public:
    // 派生类的成员
};

说明：

• 基类（Base Class）：被继承的类。
• 派生类（Derived Class）：继承基类并扩展其功能的类。
• public 是访问控制符，它指定了派生类对基类成员的访问权限。

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示例：简单继承

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类
class Animal {
public:
    void eat() {
        cout << "This animal eats food." << endl;
    }
};

// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
    void bark() {
        cout << "The dog barks." << endl;
    }
};

int main() {
    Dog dog;
    dog.eat();  // 继承自基类 Animal
    dog.bark(); // 派生类 Dog 特有的方法
    return 0;
}

输出：

This animal eats food.
The dog barks.

解释：

• Dog 类继承了 Animal 类，所以 Dog 对象可以调用 Animal 类中的 eat 方法。
• Dog 类还可以定义自己的成员函数，例如 bark。

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继承的访问控制：public, protected, private

继承时可以指定不同的访问控制符，控制父类成员在子类中的访问权限。

1. public 继承（最常见）：

   • 基类的 public 和 protected 成员在派生类中保持相同的访问权限。
   • 基类的 private 成员不可访问。

   class Base {
   public:
       int public_var;
   protected:
       int protected_var;
   private:
       int private_var;
   };
   
   class Derived : public Base {
       void func() {
           public_var = 1;    // OK
           protected_var = 2; // OK
           private_var = 3;   // Error
       }
   };
   

2. protected 继承：

   • 基类的 public 和 protected 成员变为派生类中的 protected 成员。
   • 基类的 private 成员不可访问。

   class Derived : protected Base {
       void func() {
           public_var = 1;    // OK
           protected_var = 2; // OK
           private_var = 3;   // Error
       }
   };
   

3. private 继承：

   • 基类的 public 和 protected 成员都变为派生类中的 private 成员。
   • 基类的 private 成员不可访问。

   class Derived : private Base {
       void func() {
           public_var = 1;    // OK
           protected_var = 2; // OK
           private_var = 3;   // Error
       }
   };
   

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构造函数与继承

派生类会自动调用基类的构造函数。可以显式调用基类的构造函数来初始化基类部分。

示例：带构造函数的继承

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
    Animal(string n) {
        name = n;
        cout << "Animal Constructor: " << name << endl;
    }
    void eat() {
        cout << name << " is eating." << endl;
    }
private:
    string name;
};

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(string n) : Animal(n) {  // 显式调用基类构造函数
        cout << "Dog Constructor: " << n << endl;
    }
};

int main() {
    Dog dog("Buddy");
    dog.eat();
    return 0;
}

输出：

Animal Constructor: Buddy
Dog Constructor: Buddy
Buddy is eating.

说明：

• Dog 类通过 : Animal(n) 显式调用了基类 Animal 的构造函数。

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虚拟继承（Virtual Inheritance）

虚拟继承是用来解决 菱形继承问题 的，避免多重继承时出现 二义性。

菱形继承问题

如果一个类继承了两个父类，而这两个父类又有一个共同的基类，那么这个共同基类会被继承两次。虚拟继承解决了这个问题。

示例：虚拟继承

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    A() {
        cout << "Constructor A" << endl;
    }
};

class B : virtual public A {
public:
    B() {
        cout << "Constructor B" << endl;
    }
};

class C : virtual public A {
public:
    C() {
        cout << "Constructor C" << endl;
    }
};

class D : public B, public C {
public:
    D() {
        cout << "Constructor D" << endl;
    }
};

int main() {
    D d;
    return 0;
}

输出：

Constructor A
Constructor B
Constructor C
Constructor D

说明：

• 由于 B 和 C 都是虚拟继承自 A，所以 A 的构造函数只会被调用一次，避免了菱形继承带来的重复调用问题。

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总结

• 继承 是面向对象编程的一个重要概念，它使得我们能够复用和扩展已有的类。
• C++ 支持 单继承 和 多继承，通过 public, protected, private 来控制继承的访问权限。
• 构造函数 通过显式调用父类的构造函数来初始化基类部分。
• 虚拟继承 解决了多重继承中的菱形继承问题。

你是正在实现一个多态系统，还是需要对某个继承问题进行优化？我可以帮你详细解析！