C++類繼承：使用基類的成員和方法

C++是一種支持面向對象編程範式的高級編程語言，其類繼承機制是其面向對象特性中非常重要的一部分。類繼承可以幫助程序員更加高效地利用現有代碼，提高代碼的復用性。本文將重點介紹如何在C++中使用基類的成員和方法。

一、繼承定義與使用

在C++中，繼承使用關鍵字`class`後面跟着一個冒號和基類名的形式，例如`class Derived : public Base`。其中，`Derived`是派生類，`Base`是基類。C++中的繼承方式有三種：公有繼承（public）、私有繼承（private）、保護繼承（protected），它們分別表示派生類對基類成員的訪問權限。在一般情況下，我們使用公有繼承。

接下來，我們將介紹如何在派生類中使用基類的成員和方法。假設有一個基類`Shape`，它有一個成員函數`draw()`和一個數據成員`color`。我們需要從`Shape`類中派生出一個新類`Rectangle`，在`Rectangle`類中使用`Shape`類的成員和方法。

下面是一個基本的類定義樣例：

class Shape {
public:
  void draw() {
    std::cout << "Draw shape" << std::endl;
  }
protected:
  std::string color;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  void drawRect() {
    std::cout << "Draw rectangle with color " << color << std::endl;
  }
};

在上面的代碼中，我們使用公有繼承將`Rectangle`類派生自`Shape`類。在`Rectangle`類中，我們可以通過繼承訪問`Shape`類中的`color`成員。此外，`Rectangle`類中還定義了一個新成員函數`drawRect()`，用於繪製矩形。

二、調用基類構造函數

當我們在派生類中創建對象時，基類中的構造函數也應該被調用。C++中有兩種方式可以實現這一點：構造函數初始化列表和在派生類構造函數中調用基類構造函數。

首先，我們看一下使用構造函數初始化列表的方法：

class Shape {
public:
  Shape(std::string c) : color(c) {}
protected:
  std::string color;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  Rectangle(std::string c) : Shape(c) {}
};

在上述代碼中，我們在`Shape`類的構造函數中初始化`color`成員，`Rectangle`類的構造函數中調用基類構造函數`Shape(c)`，其中`c`是`Rectangle`類構造函數的參數。

另一種調用基類構造函數的方法是使用派生類構造函數：

class Shape {
public:
  Shape(std::string c) : color(c) {}
protected:
  std::string color;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  Rectangle(std::string c) : color(c) {}
private:
  std::string color;
};

在這個例子中，我們在`Rectangle`類中定義一個名為`color`的新成員變量，並且在`Rectangle`類中的構造函數中初始化它。由於派生類中也存在一個名為`color`的成員，所以在使用`color`時需要使用`this->color`來指定它是哪個類中的成員。

三、覆蓋基類方法

派生類可以覆蓋基類的成員函數，也就是在派生類中重新實現一個與基類中同名的函數。這種方法可以增加一些特定於派生類的行為或實現其他不同的功能。

下面是一個例子，我們將繼承的`draw()`方法在派生類中重新實現：

class Shape {
public:
  virtual void draw() {
    std::cout << "Draw shape" << std::endl;
  }
protected:
  std::string color;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  void draw() {
    std::cout << "Draw rectangle with color " << color << std::endl;
  }
};

在這個例子中，我們將`Shape`類中的`draw()`函數聲明為`virtual`，這意味着它將成為一個虛函數。然後，在`Rectangle`類中重新實現了`draw()`函數以覆蓋基類中的實現。當我們調用`draw()`函數時，將調用派生類中的版本。

四、使用基類指針

在某些情況下，我們需要將派生類對象指針轉換成基類指針，這是因為在C++中，可以使用基類指針來指向派生類對象，但不能使用派生類指針指向基類對象。

下面的代碼展示了如何將派生類對象指針轉換成基類指針來使用基類成員：

class Shape {
public:
  virtual void draw() {
    std::cout << "Draw shape" << std::endl;
  }
protected:
  std::string color;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  void draw() {
    std::cout << "Draw rectangle with color " << color <draw();
}

在上面的代碼中，我們創建了一個`Rectangle`對象`r`，然後將它的指針賦值給了一個`Shape`指針`pShape`。接下來，我們通過調用`pShape`指針訪問`draw()`函數，這將執行派生類`Rectangle`中的實現。

總結

通過繼承基類來擴展派生類，可以更好地利用代碼和提高代碼復用性。在C++中，使用公有繼承來訪問基類的成員和方法。本文介紹了幾種在派生類中使用基類的成員和方法的方法，包括構造函數初始化列表和派生類構造函數，覆蓋基類方法和使用基類指針。通過這些技術，你可以寫出更加靈活和複雜的程序。