探究C++中的繼承和多態

C++是一門支持面向對象的編程語言，其支持繼承和多態等特性。在本文中，我們將探究C++中的繼承和多態，包括其概念、用法、優缺點等方面，希望能夠幫助讀者更加深入地了解這兩個重要的特性。

一、繼承

繼承是面向對象編程中的一個基本概念，是指派生類可以繼承基類的成員變量和成員函數。通過繼承，派生類可以重用基類的代碼，從而減少代碼的重複。在C++中，可以使用關鍵字“class”或“struct”來定義類。

下面是一個簡單的繼承示例，其中class A作為基類，class B繼承自A：

class A {
public:
    void funcA() {
        cout << "This is method A" << endl;
    }
};

class B : public A {
public:
    void funcB() {
        cout << "This is method B" << endl;
    }
};

int main() {
    B obj;
    obj.funcA(); // 繼承自A
    obj.funcB();
    return 0;
}

在上面的代碼中，派生類B繼承了基類A的成員函數funcA，並且新增了自己的成員函數funcB。在main函數中，我們創建一個B類的對象obj，並調用其繼承的方法funcA和自己新增的方法funcB。

二、多態

多態是面向對象編程中的另一個重要概念，是指同一個函數可以根據不同對象的類型而具有不同的行為。在C++中，實現多態的方式有兩種：虛函數和模板函數。

1. 虛函數

虛函數是函數前面加上“virtual”關鍵字修飾，它允許在派生類中重新定義同名的函數。在使用虛函數時，如果基類的指針指向了派生類的實例，那麼通過該指針調用同名的虛函數時將調用到派生類的實現。

下面是一個虛函數示例：

class Shape {
public:
    virtual void draw() {
        cout << "This is a shape" << endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "This is a square" << endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "This is a circle" <draw(); // 調用Square的draw()
    delete shapePtr;
  
    shapePtr = new Circle();
    shapePtr->draw(); // 調用Circle的draw()
    delete shapePtr;

    return 0;
}

在上面的代碼中，定義了一個Shape類及其兩個派生類Square和Circle，在Shape類中定義了一個虛函數draw()，並在派生類中分別重寫了它，實現了多態。

2. 模板函數

模板函數是一種通用的函數，可以用來處理多種類型的數據，在C++中使用template關鍵字定義。通過模板函數，我們可以在編譯時選擇合適的函數類型，實現多態。下面是一個簡單的模板函數示例：

template
T getMax(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    float c = 11.5, d = 12.5;

    cout << getMax(a, b) << endl; // 調用int getMax(int, int)
    cout << getMax(c, d) << endl; // 調用float getMax(float, float)

    return 0;
}

在上面的代碼中，getMax函數是一個模板函數，可以處理不同類型的參數，通過類型推導選擇合適的函數類型。

三、總結

繼承和多態是C++中的兩個非常重要的特性，通過它們可以減少代碼重複、提高代碼復用性，使程序更加易於維護和擴展。虛函數和模板函數是實現多態的兩種方式，虛函數適用於處理對象之間的關係，模板函數適用於處理不同類型的數據。當我們設計程序時，應該綜合考慮這些特性，儘可能運用它們來提高程序的效率和質量。