C++启蒙课程：第13章程序的“血缘关系”（类继承）

环节 1：代码重用与继承

继承允许一个新类（派生类）获得一个已存在类（基类）的所有特性，并添加自己的新功能。这是一种强大的代码重用机制，模拟了现实世界中的“is-a”（是一种）关系。

// 基类 "父辈"
class Pet {
private:
    std::string name;
public:
    Pet(const std::string& n) : name(n) {}
    void show() const;
};
// 派生类 "子代"
class Dog : public Pet { // "is-a" Pet
private:
    std::string breed;
public:
    // 派生类构造函数，通过初始化列表调用基类构造函数
    Dog(const std::string& n, const std::string& b)
        : Pet(n), breed(b) {} // 把 n 传给 "父辈"
};
                

派生类构造模拟器 🏗️

`Dog` 对象在构造时，必须先调用 `Pet` 的构造函数来完成“父辈”部分的初始化。观察这个过程。

Dog 对象

Pet 基类部分

name: ...

breed: ...

> 等待构造...

环节 2：多态 —— 一种指令，多种行为

多态是OOP的魔力所在。通过**虚函数 (virtual function)**，我们可以使用一个基类指针来调用不同派生类对象的同名方法，程序会在**运行时**智能地选择正确的版本。这就是**动态联编**。

多态行为观察室 🔬

我们有一个基类指针 `Pet* ptr`。让它分别指向不同的动物对象，然后调用 `ptr->show()`，观察会发生什么。

🐈

Pet

🐕

Dog

🐅

Tiger

当前: Pet* ptr = &pet_obj;

> Console Output:

class Pet {
public:
    // virtual 关键字开启了动态联编
    virtual void show() const;
};
class Dog : public Pet {
public:
    void show() const override; // 重写基类方法
};
class Tiger : public Pet {
public:
    void show() const override; // 重写基类方法
};
// main 函数中
Pet* ptr;
Dog my_dog;
ptr = &my_dog;
ptr->show(); // 运行时发现ptr指向Dog, 调用Dog::show()
                

终点站：编程挑战

练习 1：宠物与狗

任务：

定义一个 `Pet` 基类和一个 `Dog` 派生类。`Dog` 类继承 `Pet`，并添加自己的 `breed`（品种）成员。为 `Dog` 定义构造函数，使用初始化列表正确地初始化基类部分。

预期知识点：

公有派生，基类构造调用，成员初始化列表。

点击查看参考答案

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Pet {
private:
    string name;
public:
    Pet(const string& n) : name(n) {}
    void show() const { cout << "Name: " << name; }
};

class Dog : public Pet {
private:
    string breed;
public:
    Dog(const string& n, const string& b) : Pet(n), breed(b) {}
    void show() const {
        Pet::show();
        cout << ", Breed: " << breed << endl;
    }
};
                            

练习 2：多态报表

任务：

修改 `Pet` 基类中的 `show()` 方法，使其成为虚函数。使用 `Pet` 指针指向 `Dog` 对象，再次调用 `show()` 方法，验证动态联编是否生效。