首页 »服务器 »C语言

解析C++中派生的概念以及派生类成员的访问属性

C++继承与派生的概念、什么是继承和派生
在C++中可重用性是通过继承(inheritance)这一机制来实现的。因此,继承是C++的一个重要组成部分。

前面介绍了类,一个类中包含了若干数据成员和成员函数。在不同的类中,数据成员和成员函数是不相同的。但有时两个类的内容基本相同或有一部分相同,例如巳声明了学生基本数据的类Student:

class Student
{
public:
  void display( )  //对成员函数display的定义
  {
   cout<<"num: " <<num<<endl;
   cout<<"name: "<< name <<endl;
   cout <<"sex: "<<sex<<endl;
  }
private:
  int num;
  string name;
  char sex;
};

如果学校的某一部门除了需要用到学号、姓名、性别以外,还需要用到年龄、地址等信息。当然可以重新声明另一个类class Student1:

class Student1
{
public:
  void display( ) //此行原来已有
  {
   cout<<"num: " <<num<<endl; //此行原来已有
   cout<<"name: "<< name <<endl; //此行原来已有
   cout <<"sex: "<<sex<<endl; //此行原来已有
   cout <<"age: "<<age<<endl;
   cout <<"address: "<<addr<<endl;
  }
private:
  int num; //此行原来已有
  string name; //此行原来已有
  char sex; //此行原来已有
  int age;
  char addr[20];
};

可以看到有相当一部分是原来已经有的,可以利用原来声明的类Student作为基础,再加上新的内容即可,以减少重复的工作量。C++提供的继承机制就是为了解决这个问题。

在C++中,所谓“继承”就是在一个已存在的类的基础上建立一个新的类。已存在的类称为“基类(base class)”或“父类(father class)”,新建的类称为“派生类(derived class)”或“子类(son class )”。

一个新类从已有的类那里获得其已有特性,这种现象称为类的继承。通过继承,一个新建子类从已有的父类那里获得父类的特性。从另一角度说,从已有的类(父类)产生一个新的子类,称为类的派生。类的继承是用已有的类来建立专用类的编程技术。派生类继承了基类的所有数据成员和成员函数,并可以对成员作必要的增加或调整。一个基类可以派生出多个派生类,每一个派生类又可以作为基类再派生出新的派生类,因此基类和派生类是相对而言的。一代一代地派生下去,就形成类的继承层次结构。相当于一个大的家族,有许多分支,所有的子孙后代都继承了祖辈的基本特征,同时又有区别和发展。与之相仿,类的每一次派生,都继承了其基类的基本特征,同时又根据需要调整和扩充原 有的特征。

以上介绍的是最简单的情况:一个派生类只从一个基类派生,这称为单继承(single inheritance),这种继承关系所形成的层次是一个树形结构,如图所示。

一个派生类不仅可以从一个基类派生,也可以从多个基类派生。也就是说,一个派生类可以有一个或者多个基类。一个派生类有两个或多个基类的称为多重继承(multiple inheritance)。关于基类和派生类的关系,可以表述为派生类是基类的具体化,而基类则是派生类的抽象。

C++派生类成员的访问属性
既然派生类中包含基类成员和派生类自己增加的成员,就产生了这两部分成员的关系和访问属性的问题。在建立派生类的时候,并不是简单地把基类的私有成员直接作为派生类的私有成员,把基类的公用成员直接作为派生类的公用成员。

实际上,对基类成员和派生类自己增加的成员是按不同的原则处理的。具体说,在讨论访问属性时,要考虑以下几种情况:
基类的成员函数访问基类成员。
派生类的成员函数访问派生类自己增加的成员。
基类的成员函数访问派生类的成员。
派生类的成员函数访问基类的成员。
在派生类外访问派生类的成员。
在派生类外访问基类的成员。

对于第(1)和第(2)种情况,比较简单,基类的成员函数可以访问基类成员,派生类的成员函数可以访问派生类成员。私有数据成员只能被同一类中的成员函数访问,公用成员可以被外界访问。

第(3)种情况也比较明确,基类的成员函数只能访问基类的成员,而不能访问派生类的成员。

第(5)种情况也比较明确,在派生类外可以访问派生类的公用成员,而不能访问派生类的私有成员。

对于第(4)和第(6)种情况,就稍微复杂一些,也容易混淆。譬如,有人提出这样的问题:
基类中的成员函数是可以访问基类中的任一成员的,那么派生类中新增加的成员是否可以同样地访问基类中的私有成员;
在派生类外,能否通过派生类的对象名访问从基类继承的公用成员。

这些牵涉到如何确定基类的成员在派生类中的访问属性的问题,不仅要考虑对基类成员所声明的访问属性,还要考虑派生类所声明的对基类的继承方式,根据这两个因素共同决定基类成员在派生类中的访问属性。

前面已提到,在派生类中,对基类的继承方式可以有public(公用的)、private (私有的)和protected(保护的)3种。不同的继承方式决定了基类成员在派生类中的访问属性。简单地说可以总结为以下几点。

1) 公用继承(public inheritance)
基类的公用成员和保护成员在派生类中保持原有访问属性,其私有成员仍为基类私有。

2) 私有继承(private inheritance)
基类的公用成员和保护成员在派生类中成了私有成员,其私有成员仍为基类私有。

3) 受保护的继承(protected inheritance)
基类的公用成员和保护成员在派生类中成了保护成员,其私有成员仍为基类私有。保护成员的意思是,不能被外界引用,但可以被派生类的成员引用。