C++教程:C++類(lèi)和對(duì)象的繼承

2020-05-23 14:25:39

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

在前面的章節(jié)，我們學(xué)會(huì)了如何編寫(xiě)一個(gè)完整的類(lèi)。然而，面向?qū)ο蟮膬?yōu)勢(shì)還沒(méi)有被完全體現(xiàn)出來(lái)。特別是在編寫(xiě)一些相似的類(lèi)時(shí)，可能會(huì)造成很多的浪費(fèi)。本章就將以一個(gè)文字游戲?yàn)槔虼蠹医榻B類(lèi)的繼承問(wèn)題。

劍士·弓箭手·法師的困惑

在一個(gè)角色扮演類(lèi)游戲（RPG）中，可能有各種不同職業(yè)的玩家，比如劍士、弓箭手和法師。雖然他們的職業(yè)不同，卻有著一些相似之處：他們都具有生命值（Health Point——HP）、魔法值（Magic Point——MP）、攻擊力（Attack Point——AP）、防御力（Defense Point——DP）、經(jīng)驗(yàn)值（Experience——EXP）和等級(jí)（Level——LV）。雖然他們有著相似之處，但又不完全相同：劍士和弓箭手都具有普通攻擊的技能，只不過(guò)劍士用的是劍，而弓箭手用的是弓箭。

這樣看來(lái)，我們有麻煩了。如果只用一個(gè)類(lèi)來(lái)描述三種不同職業(yè)的玩家，肯定無(wú)法描述清楚。畢竟這三種職業(yè)不是完全相同的。如果用三個(gè)類(lèi)來(lái)描述這三種職業(yè)，那么三者的共同點(diǎn)和內(nèi)在聯(lián)系就無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)，并且還造成了相同屬性和功能的重復(fù)開(kāi)發(fā)。

我們需要有一種好的方法，既能把劍士、弓箭手和法師的特點(diǎn)描述清楚，又能減少重復(fù)的開(kāi)發(fā)和冗余的代碼。在C++中，有一種稱(chēng)為繼承的方法，使我們可以用一種已經(jīng)編寫(xiě)好的類(lèi)來(lái)擴(kuò)寫(xiě)成一個(gè)新的類(lèi)。新的類(lèi)具有原有類(lèi)的所有屬性和操作，也可以在原有類(lèi)的基礎(chǔ)上作一些修改和增補(bǔ)。繼承實(shí)質(zhì)上是源于人們對(duì)事物的認(rèn)知過(guò)程：從抽象概念到具體事物。下面我們就來(lái)看看劍士、弓箭手和法師的邏輯關(guān)系：

在上圖中玩家是一個(gè)抽象的概念，劍士、弓箭手和法師是具體的事物。任何一個(gè)玩家都具有生命值、魔法值等屬性，具有發(fā)動(dòng)普通攻擊和特殊攻擊的能力。不同職業(yè)的玩家在發(fā)動(dòng)普通攻擊和特殊攻擊時(shí)，有著不同的效果。

如果你不太玩游戲，或者對(duì)劍士、弓箭手沒(méi)有什么概念，那么我們?cè)賮?lái)看看學(xué)生這個(gè)例子。學(xué)生是一個(gè)抽象的概念，具體的有本科生、中學(xué)生、小學(xué)生等。任何一個(gè)學(xué)生都具有姓名、身高、體重、性別等屬性，具有學(xué)習(xí)的能力。不同階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，內(nèi)容會(huì)有所不同。小學(xué)生學(xué)習(xí)四則運(yùn)算，中學(xué)生學(xué)習(xí)代數(shù)幾何，本科生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)。如下圖：

為了描寫(xiě)小學(xué)生、中學(xué)生、本科生，我們可以寫(xiě)三個(gè)不同的類(lèi)，但是會(huì)造成部分屬性和功能的重復(fù)開(kāi)發(fā)。我們也可以先設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生類(lèi)，描述出各種學(xué)生的共同屬性或功能，然后再針對(duì)不同種類(lèi)的學(xué)生做細(xì)節(jié)的修改。顯然，第二種做法更為省力、合理。

面向?qū)ο蟮睦^承性

如果有一個(gè)類(lèi)，我們可以將其實(shí)例化，成為若干個(gè)對(duì)象。另外，如果我們希望對(duì)這個(gè)類(lèi)加以升級(jí)改造，我們可以將這個(gè)類(lèi)繼承，形成子類(lèi)（或者稱(chēng)為派生類(lèi)），被繼承的類(lèi)則稱(chēng)為父類(lèi)（或者稱(chēng)為基類(lèi)）。實(shí)例化和繼承是一個(gè)類(lèi)的兩種發(fā)展方向。繼承能夠減少我們開(kāi)發(fā)程序的工作量，提高類(lèi)的重用性。

如果我們把編寫(xiě)一個(gè)類(lèi)看作是一次生產(chǎn)，那么產(chǎn)品（即編寫(xiě)出來(lái)的類(lèi)）可以有兩種用途：一種是將產(chǎn)品直接使用，相當(dāng)于將類(lèi)實(shí)例化；另一種是將產(chǎn)品用于再生產(chǎn)，相當(dāng)于將類(lèi)繼承。類(lèi)在這種不斷的“再生產(chǎn)”中變得更為強(qiáng)大、健全。
在第15章中，我們?cè)鴮㈡湵斫Y(jié)點(diǎn)類(lèi)的實(shí)例對(duì)象作為鏈表類(lèi)的成員數(shù)據(jù)。這稱(chēng)為對(duì)象的組合，它與類(lèi)的繼承也是完全不同的概念。繼承（Inheritance）是概念的延續(xù)，子類(lèi)和父類(lèi)一般都是概念擴(kuò)展的關(guān)系，我們通常把這種關(guān)系稱(chēng)為“是”關(guān)系。比如：本科生是學(xué)生，自行車(chē)是交通工具。而對(duì)象的組合是因功能需求產(chǎn)生的從屬關(guān)系，我們通常把這種關(guān)系稱(chēng)為“有”關(guān)系。比如：鏈表有一個(gè)頭結(jié)點(diǎn)，電腦有一個(gè)中央處理器等等。

關(guān)于如何更合理地設(shè)置類(lèi)以及類(lèi)與類(lèi)之間關(guān)系的問(wèn)題，會(huì)在軟件工程這門(mén)課中作更詳盡的介紹。

上一篇：C++教程:C++繼承的實(shí)現(xiàn)和方式

下一篇：C++教程:C++操作符的重載