C++, Visual C++, Теория

C++. Наследование. Общие понятия. Использование модификаторов private, protected, public

Наследование. Общие понятия. Использование модификаторов private, protected, public при наследовании

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Повторное использование кода. Наследование

Идея наследования в программировании взята из природы и начинается еще с 60-х годов 20 века. В языке C++ концепция классов существенно усиливается благодаря внедрению наследованию в классах. В природе наследование позволяет добавлять к родительским качествам новые навыки. В программировании наследование – это свойство класса получать программный код (навыки) другого (базового) класса, добавляя к нему свой собственный код, тем самым расширяя его возможности.

С помощью механизма наследования можно без ограничений изменять любой класс, разработанный собственно программистом или другими программистами. При этом не следует перестраивать структуру этого класса. В базовый класс добавляются новые возможности. Возможности базового класса в унаследованном классе могут быть расширены, изменены, сужены, уничтожены или оставлены без изменений.

Наследование свойственно только классам и их характеристикам, а не переменным или функциям.

Проекты на языке C++ базируются на использовании конкретных классов, решающих поставленные задачи. Благодаря использованию наследования классы строятся постепенно, от базовых простых классов до специализированных классов, постепенно детализирующих решение. В итоге классы образуют иерархию классов. В этих иерархиях классы верхних уровней (базовые классы) описывают некоторые общие для всех характеристики, которые на нижних уровнях детализируются в унаследованных классах. Завершенный программный проект есть работоспособной системой, состоящей из иерархически связанных между собой классов. Количество классов в некоторых проектах может составлять десятки или сотни.

В отличие от некоторых языков программирования, в языке C++ разрешено множественное наследование. При множественном наследовании один класс может быть унаследован из нескольких базовых классов, получая их свойства и поведение.

В контексте понятия наследования определяется понятие повторного использования кода, которое в программировании на C++ определено двумя аспектами:

  • создание класса с целью получения экземпляров;
  • создание класса для его использования в качестве базового, передающего свои характеристики унаследованным классам.

Порождение кода от базового класса является эффективным способом использования уже написанного кода для собственных нужд. Наследование является одной из частей повторного использования кода.

  ⇑

2. Синтаксис объявления классов, образующих иерархию. Базовый класс и производный (унаследованный) класс

Для реализации наследования требуется наличие как минимум двух классов. Если в программе класс с именем B должен быть унаследован от класса с именем A, то объявление классов выглядит следующим образом:

class A
{
  // Элементы класса A
  // ...
};

class B : A
{
  // Составляющие элементы класса B
  // ...
};

В вышеприведенном объявлении класс B наследует часть характеристик или все характеристики класса A. Из класса B может быть унаследован другой (третий) класс, который получит часть или все характеристики классов A и B. Кроме того, из класса A могут быть унаследованы один или несколько классов, которые по отношению к классу B образуют параллельную ветвь иерархии. На рисунке 1 представлен один из возможных вариантов образования классами древовидной иерархии наследования.

 

C++. Наследование. Дерево наследования, созданное классамиРисунок 1. Наследование. Дерево наследования, созданное классами

  ⇑

3. Передача характеристик наследуемому классу. Варианты реализации. Ограничение и расширение доступа. Ключевые слова private, protected, public

Важным при наследовании является вопрос: как передать характеристики базового класса в унаследованный класс? Здесь C++ дает широкий спектр возможных вариантов реализации.

Для указания того, какие элементы базового класса должны быть доступны в унаследованном классе, используется механизм инкапсуляции. Основой этого механизма является использование ключевых слов private, protected, public для предоставления доступа или запрета доступа к элементам базового класса.

  ⇑

3.1. Взаимодействие двух классов. Доступ из унаследованного класса к элементам базового класса

Элемент базового класса (переменная, функция) может быть объявлен с одним из трех модификаторов доступа:

  • private (скрытый). В этом случае доступа к этому элементу из унаследованного класса нет;
  • protected (защищенный) – позволяет использовать элемент базового класса в унаследованном классе;
  • public (общедоступный) – в унаследованном классе действует так же, как protected.

На рисунке 2 показаны все 3 вида доступа для двух классов, образующих иерархию наследования. Демонстрируется доступ к переменной a базового класса A из функции Func() унаследованного класса B. Те же правила действуют не только для переменных, но и для функций базового класса A.

C++. Наследование для двух классов A и B

Рисунок 2. Наследование для двух классов A и B. К private-членам базового класса доступ из унаследованного класса запрещен. К protected— и public— членам базового класса доступ разрешен

  ⇑

3.2. Взаимодействие двух классов. Доступ из экземпляра (объекта) унаследованного класса к элементам базового класса с использованием модификаторов доступа private и protected

Если рассматривать доступ из экземпляра (объекта) унаследованного класса к элементам базового класса, то отличие от предыдущего случая (пункт 3.1) заключается в использовании ключевого слова protected и способе наследования класса. Класс может быть унаследован как private, protected или public. Если класс унаследован как private, то ключевое слово private указывать не обязательно (см. рисунок 2).

На рисунке 3 изображены возможные варианты доступа к элементам базового класса из экземпляра унаследованного класса. В любом варианте наследования базового класса доступ к элементам этого класса из экземпляра производного класса запрещен.

C++. Наследование. Модификаторы доступа private, protected запрещают доступ

Рисунок 3. Модификаторы доступа private, protected запрещают доступ к элементам класса из любого экземпляра класса

  ⇑

3.3. Взаимодействие двух классов. Доступ к элементам базового класса из производного класса. Модификатор доступа public

Если в базовом классе A некий элемент объявляется с модификатором доступа public, то экземпляр унаследованного класса B:

  • имеет доступ к элементам базового класса A, если производный класс B наследует класс A с модификатором доступа public;
  • не имеет доступа к элементам базового класса A, если производный класс B наследует класс A как private— или protected-.

На рисунке 4 наглядно показаны все возможные варианты такого доступа.

C++. Наследование. Доступ к public-элементам базового классаРисунок 4. Доступ к public-элементам базового класса: 1) базовый класс унаследован как private-класс; 2) базовый класс унаследован как protected-класс; 3) базовый класс унаследован как public-класс.

  ⇑

4. Наследование 3-х и более классов. Доступ из унаследованных классов

Как было показано выше, базовый класс может быть унаследован путём указания перед его именем модификаторов private, protected, public. Отличие в использовании этих модификаторов проявляется в классе, являющемся производным от унаследованного класса. То есть, если дано три класса с именами A, B, C, последовательно наследующими друг друга, то влияние модификаторов будет именно на класс C.

  ⇑

4.1. Доступ к private-базовому классу из производных классов

На рисунке 5 изображен доступ к базовому классу A из производного класса C. Класс A в классе B наследуется как private-класс (скрытый). Это означает, что доступ к любому элементу класса A из производного класса C запрещен.

C++. Наследование. Запрещен доступ к элементам private-класса A из унаследованного класса C

Рисунок 5. Запрещен доступ к элементам private-класса A из унаследованного класса C

  ⇑

4.2. Доступ к protected— и public— базовому классу из производных классов

Если базовый класс A унаследован с модификаторами protected или public, то элементы этого класса доступны в унаследованных классах B и C.

 

C++. Наследование. Модификаторы protected и public перед именем базового класса

Рисунок 6. Модификаторы protected и public перед именем базового класса. Открытие доступа к protected— и public-элементам базового класса

  ⇑

Связанные темы

  ⇑