[C++11] 理解继承构造函数

说明：继承构造函数是 C++11 引入的一个特性，它允许派生类（derived class）通过简单的声明来继承一个或多个基类（base class）的构造函数。这意味着派生类可以直接使用基类的构造函数来初始化其继承的基类部分，而不需要在派生类中显式地重写或复制这些构造函数的初始化代码。

这个特性的主要目的是减少代码重复，并提高代码的可读性和可维护性。通过继承构造函数，派生类可以清晰地表明它继承了基类的哪些构造函数，这使得类的继承关系更加明确。以下是一个简单的代码案例，说明了如何使用继承构造函数：

// 基类 Base
class Base {
public:
    // 基类的构造函数
    Base(int value) {
        // 初始化基类的成员变量
    }
};

// 派生类 Derived
class Derived : public Base {
public:
    // 继承构造函数的声明
    using Base::Base; // 继承基类 Base 的构造函数，最关键的一句

    // 派生类特有的构造函数
    Derived(double value) : Base(static_cast<int>(value)) {
        // 初始化派生类的成员变量
    }
};

int main() {
    // 使用派生类特有的构造函数
    Derived d1(10.5); // 调用 Derived 的构造函数，同时初始化 Base 的成员变量

    // 使用继承的基类构造函数
    Derived d2(42); // 调用继承自 Base 的构造函数

    return 0;
}

继承构造函数的使用使得派生类更加灵活，可以自由地选择继承哪些基类的构造函数，同时也保持了代码的清晰和简洁。对继承构造函数有一定了解，再看 C++11 为什么引入继承构造函数。

1 C++11 为什么引入继承构造函数？

C++11 引入继承构造函数的目的是为了提高代码的可读性和可维护性，并简化类的构造过程。以下是引入继承构造函数的一些主要原因：

减少代码重复：继承构造函数允许派生类重用基类的构造代码，避免了在派生类中重复基类的初始化逻辑。
提高代码清晰度：通过明确指出派生类构造函数继承自基类的哪个构造函数，使得代码更加直观，易于理解和维护。
简化构造函数的声明：继承构造函数简化了派生类构造函数的声明，特别是当基类有多个构造函数时，不需要在派生类中为每个基类构造函数提供一个对应的派生类构造函数。
保持构造函数的一致性：继承构造函数确保了基类和派生类之间的构造行为的一致性，有助于保持类的接口和行为的一致性。
支持模板类的构造函数继承：对于模板类，继承构造函数可以确保模板派生类正确地继承模板基类的构造行为，这对于模板元编程和泛型编程非常重要。
优化编译器的实现：编译器可以利用继承构造函数来优化派生类构造函数的生成，可能会生成更高效的代码。

继承构造函数的引入是 C++11 标准中对面向对象编程支持的一个重要改进，它使得派生类的构造更加简洁和高效。

2 继承构造函数详解

继承构造函数在 C++11 中允许派生类通过简单的声明来继承基类的构造函数。这在派生类只需要基类的构造行为而不需要添加额外初始化代码时非常有用。以下是一些使用继承构造函数的案例，包含了代码实现。

2.1 单继承下的继承构造函数

参考代码如下：

// 基类 A
class A {
public:
    A(int i) { std::cout << "Constructor of class A called with " << i << std::endl; }
    A(double d) { std::cout << "Constructor of class A called with " << d << std::endl; }
};

// 派生类 B
class B : public A {
public:
    // 继承构造函数
    using A::A;
};

int main() {
    B b1(10);  // 调用 A 的 int 构造函数
    B b2(20.5); // 调用 A 的 double 构造函数
    return 0;
}

在这个案例中，派生类 B 通过 using A::A; 声明继承了基类 A 的所有构造函数。这样，B 的对象 b1 和 b2 就可以使用 A 的构造函数来初始化。

2.2 多继承下的继承构造函数

参考代码如下：

// 基类 A
class A {
public:
    A(int i) { std::cout << "Constructor of class A called with " << i << std::endl; }
};

// 基类 B
class B {
public:
    B(double d) { std::cout << "Constructor of class B called with " << d << std::endl; }
};

// 派生类 C
class C : public A, public B {
public:
    // 继承构造函数
    using A::A;
    using B::B;
};

int main() {
    C c1(10);  // 调用 A 的 int 构造函数
    C c2(20.5); // 调用 B 的 double 构造函数
    return 0;
}

在这个案例中，派生类 C 从两个基类 A 和 B 继承构造函数。通过使用 using 声明，C 可以分别继承 A 和 B 的构造函数。

2.3 继承构造函数与成员变量初始化

参考代码如下：

// 基类 A
class A {
public:
    A(int i) : value(i) { }
    int value;
};

// 派生类 B
class B : public A {
public:
    // 继承构造函数，并添加新的成员变量
    using A::A;
    int extraValue;
};

int main() {
    B b(5); // 调用 A 的构造函数，并初始化 extraValue
    return 0;
}

在这个案例中，派生类 B 继承了基类 A 的构造函数，并且在构造函数中添加了新的成员变量 extraValue。这样，B 的对象 b 将通过 A 的构造函数初始化 value，并且在 B 的构造函数中初始化 extraValue。

通过这些案例，我们可以看到继承构造函数在简化代码和提高代码复用性方面的作用。它允许派生类重用基类的构造行为，而无需重复编写相同的初始化代码。这在处理复杂的类层次结构时尤其有用。

图王大胜