解析C++中派生的概念以及派生類成員的訪問(wèn)屬性
C++繼承與派生的概念、什么是繼承和派生
在C++中可重用性是通過(guò)繼承(inheritance)這一機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此,繼承是C++的一個(gè)重要組成部分。
前面介紹了類,一個(gè)類中包含了若干數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。在不同的類中,數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是不相同的。但有時(shí)兩個(gè)類的內(nèi)容基本相同或有一部分相同,例如巳聲明了學(xué)生基本數(shù)據(jù)的類Student:
class Student { public: void display( ) //對(duì)成員函數(shù)display的定義 { cout<<"num: " <<num<<endl; cout<<"name: "<< name <<endl; cout <<"sex: "<<sex<<endl; } private: int num; string name; char sex; };
如果學(xué)校的某一部門除了需要用到學(xué)號(hào)、姓名、性別以外,還需要用到年齡、地址等信息。當(dāng)然可以重新聲明另一個(gè)類class Student1:
class Student1 { public: void display( ) //此行原來(lái)已有 { cout<<"num: " <<num<<endl; //此行原來(lái)已有 cout<<"name: "<< name <<endl; //此行原來(lái)已有 cout <<"sex: "<<sex<<endl; //此行原來(lái)已有 cout <<"age: "<<age<<endl; cout <<"address: "<<addr<<endl; } private: int num; //此行原來(lái)已有 string name; //此行原來(lái)已有 char sex; //此行原來(lái)已有 int age; char addr[20]; };
可以看到有相當(dāng)一部分是原來(lái)已經(jīng)有的,可以利用原來(lái)聲明的類Student作為基礎(chǔ),再加上新的內(nèi)容即可,以減少重復(fù)的工作量。C++提供的繼承機(jī)制就是為了解決這個(gè)問(wèn)題。
在C++中,所謂“繼承”就是在一個(gè)已存在的類的基礎(chǔ)上建立一個(gè)新的類。已存在的類稱為“基類(base class)”或“父類(father class)”,新建的類稱為“派生類(derived class)”或“子類(son class )”。
一個(gè)新類從已有的類那里獲得其已有特性,這種現(xiàn)象稱為類的繼承。通過(guò)繼承,一個(gè)新建子類從已有的父類那里獲得父類的特性。從另一角度說(shuō),從已有的類(父類)產(chǎn)生一個(gè)新的子類,稱為類的派生。類的繼承是用已有的類來(lái)建立專用類的編程技術(shù)。派生類繼承了基類的所有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù),并可以對(duì)成員作必要的增加或調(diào)整。一個(gè)基類可以派生出多個(gè)派生類,每一個(gè)派生類又可以作為基類再派生出新的派生類,因此基類和派生類是相對(duì)而言的。一代一代地派生下去,就形成類的繼承層次結(jié)構(gòu)。相當(dāng)于一個(gè)大的家族,有許多分支,所有的子孫后代都繼承了祖輩的基本特征,同時(shí)又有區(qū)別和發(fā)展。與之相仿,類的每一次派生,都繼承了其基類的基本特征,同時(shí)又根據(jù)需要調(diào)整和擴(kuò)充原 有的特征。
以上介紹的是最簡(jiǎn)單的情況:一個(gè)派生類只從一個(gè)基類派生,這稱為單繼承(single inheritance),這種繼承關(guān)系所形成的層次是一個(gè)樹形結(jié)構(gòu),如圖所示。
一個(gè)派生類不僅可以從一個(gè)基類派生,也可以從多個(gè)基類派生。也就是說(shuō),一個(gè)派生類可以有一個(gè)或者多個(gè)基類。一個(gè)派生類有兩個(gè)或多個(gè)基類的稱為多重繼承(multiple inheritance)。關(guān)于基類和派生類的關(guān)系,可以表述為派生類是基類的具體化,而基類則是派生類的抽象。
C++派生類成員的訪問(wèn)屬性
既然派生類中包含基類成員和派生類自己增加的成員,就產(chǎn)生了這兩部分成員的關(guān)系和訪問(wèn)屬性的問(wèn)題。在建立派生類的時(shí)候,并不是簡(jiǎn)單地把基類的私有成員直接作為派生類的私有成員,把基類的公用成員直接作為派生類的公用成員。
實(shí)際上,對(duì)基類成員和派生類自己增加的成員是按不同的原則處理的。具體說(shuō),在討論訪問(wèn)屬性時(shí),要考慮以下幾種情況:
基類的成員函數(shù)訪問(wèn)基類成員。
派生類的成員函數(shù)訪問(wèn)派生類自己增加的成員。
基類的成員函數(shù)訪問(wèn)派生類的成員。
派生類的成員函數(shù)訪問(wèn)基類的成員。
在派生類外訪問(wèn)派生類的成員。
在派生類外訪問(wèn)基類的成員。
對(duì)于第(1)和第(2)種情況,比較簡(jiǎn)單,基類的成員函數(shù)可以訪問(wèn)基類成員,派生類的成員函數(shù)可以訪問(wèn)派生類成員。私有數(shù)據(jù)成員只能被同一類中的成員函數(shù)訪問(wèn),公用成員可以被外界訪問(wèn)。
第(3)種情況也比較明確,基類的成員函數(shù)只能訪問(wèn)基類的成員,而不能訪問(wèn)派生類的成員。
第(5)種情況也比較明確,在派生類外可以訪問(wèn)派生類的公用成員,而不能訪問(wèn)派生類的私有成員。
對(duì)于第(4)和第(6)種情況,就稍微復(fù)雜一些,也容易混淆。譬如,有人提出這樣的問(wèn)題:
基類中的成員函數(shù)是可以訪問(wèn)基類中的任一成員的,那么派生類中新增加的成員是否可以同樣地訪問(wèn)基類中的私有成員;
在派生類外,能否通過(guò)派生類的對(duì)象名訪問(wèn)從基類繼承的公用成員。
這些牽涉到如何確定基類的成員在派生類中的訪問(wèn)屬性的問(wèn)題,不僅要考慮對(duì)基類成員所聲明的訪問(wèn)屬性,還要考慮派生類所聲明的對(duì)基類的繼承方式,根據(jù)這兩個(gè)因素共同決定基類成員在派生類中的訪問(wèn)屬性。
前面已提到,在派生類中,對(duì)基類的繼承方式可以有public(公用的)、private (私有的)和protected(保護(hù)的)3種。不同的繼承方式?jīng)Q定了基類成員在派生類中的訪問(wèn)屬性。簡(jiǎn)單地說(shuō)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)。
1) 公用繼承(public inheritance)
基類的公用成員和保護(hù)成員在派生類中保持原有訪問(wèn)屬性,其私有成員仍為基類私有。
2) 私有繼承(private inheritance)
基類的公用成員和保護(hù)成員在派生類中成了私有成員,其私有成員仍為基類私有。
3) 受保護(hù)的繼承(protected inheritance)
基類的公用成員和保護(hù)成員在派生類中成了保護(hù)成員,其私有成員仍為基類私有。保護(hù)成員的意思是,不能被外界引用,但可以被派生類的成員引用。
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