c++怎么实现类的继承和多态_c++继承与多态机制实现详解-C++-PHP中文网

c++怎么实现类的继承和多态_c++继承与多态机制实现详解

冰火之心

发布： 2025-10-16 16:33:02

原创

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继承通过派生类获取基类成员实现代码复用，多态通过虚函数和动态绑定实现运行时函数分发。1. 继承使用public、protected、private控制访问，public继承表示“is-a”关系；2. 多态依赖virtual函数和基类指针/引用调用，由vtable和vptr机制支持；3. 纯虚函数定义接口，形成抽象类，派生类须实现否则仍为抽象类；4. 基类应声明虚析构函数防止资源泄漏，构造/析构中避免调用虚函数，优先使用override关键字和组合替代继承以降低耦合。

c++怎么实现类的继承和多态_c++继承与多态机制实现详解

在C++中，类的继承和多态是面向对象编程的核心机制。它们分别通过基类与派生类的关系、虚函数和动态绑定来实现。下面详细说明其实现原理和使用方法。

继承的基本实现

继承允许一个类（派生类）获取另一个类（基类）的成员变量和成员函数。基本语法如下：

class Base {
public:
    void func() {
        // 普通成员函数
    }
};
<p>class Derived : public Base {
// 继承Base的所有public和protected成员
};</p>

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访问控制有三种方式：public、protected、private。通常使用public继承，表示“是一个”关系（is-a）。派生类可以添加新成员，也可以重写基类函数。

多态的实现机制

多态依赖于虚函数和指针/引用的动态绑定。当基类中的函数被声明为virtual，派生类重写该函数时，通过基类指针或引用调用该函数会根据实际对象类型决定执行哪个版本。

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示例代码：

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class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
    virtual ~Animal() {} // 虚析构函数很重要
};
<p>class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks" << endl;
}
};</p><p>// 使用
Animal* a = new Dog();
a->speak(); // 输出: Dog barks</p>

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这里的关键是虚函数表（vtable）机制。每个含有虚函数的类都有一个vtable，存储指向虚函数的指针。对象内部包含一个vptr，指向所属类的vtable。运行时通过vptr查找函数地址，实现动态分发。

纯虚函数与抽象类

若想定义接口，可使用纯虚函数：

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
    virtual ~Shape() {}
};
<p>class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
cout << "Drawing circle" << endl;
}
};</p>

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包含纯虚函数的类是抽象类，不能实例化。派生类必须实现所有纯虚函数，否则仍是抽象类。