C++. Спадковість. Загальні поняття. Використання модифікаторів private, protected, public

Спадковість. Загальні поняття. Використання модифікаторів private, protected, public при спадковості

Зміст

1. Повторне використання коду. Спадковість
2. Синтаксис оголошення класів, що утворюють ієрархію. Базовий клас та похідний (успадкований) клас
3. Передача характеристик успадкованому класу. Варіанти реалізації. Обмеження та розширення доступу. Ключові слова private, protected, public
4. Успадкування 3-х і більше класів. Доступ з успадкованих класів
- 4.1. Доступ до private-базового класу з похідних класів
- 4.2. Доступ до protected– та public– базового класу з похідних класів
Споріднені теми

Пошук на інших ресурсах:

1. Повторне використання коду. Спадковість

Ідея спадковості у програмуванні запозичена з природи і починається ще з 60-х років 20 століття. У мові C++ концепція класів значно підсилюється завдяки впровадженню спадковості у класах. У природі спадковість дозволяє додавати до батьківських якостей нові навички. У програмуванні спадковість – це властивість класу отримувати програмний код (навички) іншого (базового) класу, додаючи до нього свій власний код, тим сами розширюючи його можливості.

З допомогою механізму спадковості можна без обмежень змінювати будь-який клас, що був розроблений власне програмістом або іншими програмістами. При цьому не потрібно перебудувати структуру цього класу. У базовий клас, додаються нові можливості. Можливості базового класу в успадкованому класі можуть бути розширені, змінені, звужені, знищені чи залишені без змін.

Спадковість властива тільки класам та їх характеристикам, а не змінним чи функціям.

Проекти на мові C++ базуються на використання конкретних класів, що розв’язують поставлені задачі. Завдяки використанню спадковості класи будуються поступово, від базових простих класів до спеціалізованих класів, які поступово деталізують розв’язок. У результаті класи утворюють ієрархії класів. У цих ієрархіях класи верхніх рівнів (базові класи) описують деякі спільні, чи загальні для всіх, характеристики, які на нижніх рівнях деталізуються в успадкованих класах. Завершений програмний проект є працездатною системою, що складається з ієрархічно зв’язаних між собою класів. Кількість класів у деяких проектах може складати десятки чи сотні.

На відміну від деяких мов програмування, у мові C++ дозволяється множинна спадковість. При множинній спадковості один клас може бути успадкованим з декількох базових класів, отримуючи їх властивості та поведінку.

В контексті поняття спадковості визначається поняття повторного використання коду, яке у програмуванні на C++ визначене двома аспектами:

створення класу з метою отримання екземплярів класу;
створення класу для його використання в якості базового, який передає свої характеристики успадкованим класам.

Породження коду від базового класу є ефективним способом використання вже написаного коду для власних потреб. Спадковість є одним з елементів повторного використання коду.

⇑

2. Синтаксис оголошення класів, що утворюють ієрархію. Базовий клас та похідний (успадкований) клас

Для реалізації спадковості, потрібно наявність як мінімум двох класів. Якщо в програмі клас з іменем B повинен бути успадкований від класу з іменем A, то оголошення класів має вигляд:

class A
{
  // Елементи класу A
  // ...
};

class B : A
{
  // Складові елементи класу B
  // ...
};

У вищенаведеному оголошенні клас B успадковує частину характеристик або всі характеристики класу A. З класу B може бути успадкований інший (третій) клас, який отримає частину або всі характеристики класів A та B. Крім того, з класу A може бути успадковано один або декілька класів, які по відношенню до класу B утворюють паралельну гілку ієрархії. На рисунку 1 наведено один з можливих варіантів утворення класами деревовидної ієрархії спадковості.

Рисунок 1. Спадковість. Дерево спадковості, утворене класами

⇑

3. Передача характеристик успадкованому класу. Варіанти реалізації. Обмеження та розширення доступу. Ключові слова private, protected, public

Важливим при успадкуванні є питання: як передати характеристики базового класу в успадкований клас? Тут C++ дає широкий спектр можливих варіантів реалізації.

Для вказання того, які саме елементи базового класу повинні бути доступні в успадкованому класі, використовується механізм інкапсуляції. В основі цього механізму лежить використання ключових слів private, protected, public для надання доступу чи заборони доступу до елементів базового класу.

⇑

3.1.Взаємодія двох класів. Доступ з успадкованого класу до елементів базового класу

Елемент базового класу (змінна, функція) може бути оголошений з одним з трьох модифікаторів доступу:

private (прихований). У цьому випадку доступу до цього елементу з успадкованого класу немає;
protected (захищений) – дозволяє використовувати елемент базового класу в успадкованому;
public (загальнодоступний) – в успадкованому класі діє так само як protected.

На рисунку 2 продемонстровано всі 3 види доступу для двох класів, що утворюють ієрархію спадковості. Демонструється доступ до змінної a базового класу A з функції Func() успадкованого класу B. Ті самі правила діють не тільки для змінних, а й для функцій базового класу A.

Рисунок 2. Спадковість для двох класів A та B. До private-членів базового класу доступ з успадкованого класу заборонено. До protected– та public– членів базового класу доступ дозволено

⇑

3.2. Взаємодія двох класів. Доступ з екземпляру (об’єкту) успадкованого класу до елементів базового класу з використанням модифікаторів доступу private та protected

Якщо розглядати доступ з екземпляру (об’єкту) успадкованого класу до елементів базового класу, то відмінність від попереднього випадку (пункт 3.1) полягає у використанні ключового слова protected та в способі успадкування класу. Клас може бути успадкований як private, protected або public. Якщо клас успадкований як private, то ключове слово private вказувати не обов’язково (дивіться рисунок 2).

На рисунку 3 зображено можливі варіанти доступу до елементів базового класу з екземпляру успадкованого класу. У будь-якому варіанті успадкування базового класу, доступ до елементів цього класу з екземпляру похідного класу заборонений.

Рисунок 3. Модифікатори доступу private, protected забороняють доступ до елементів класу з будь-якого екземпляру класу

⇑

3.3. Взаємодія двох класів. Доступ до елементів базового класу з похідного класу. Модифікатор доступу public

Якщо у базовому класі A деякий елемент оголошується з модифікатором доступу public, то екземпляр успадкованого класу B:

має доступ до елементів базового класу A, якщо похідний клас B успадковує клас A з модифікатором доступу public;
не має доступу до елементів базового класу A, якщо похідний клас B успадковує клас A як private– або protected-.

На рисунку 4 наочно демонструється усі можливі варіанти такого доступу.

Рисунок 4. Доступ до public-елементів базового класу: 1) базовий клас успадкований як private-клас; 2) базовий клас успадкований як protected-клас; 3) базовий клас успадкований як public-клас.

⇑

4. Успадкування 3-х і більше класів. Доступ з успадкованих класів

Як було показано вище, базовий клас може бути успадкований шляхом вказання перед його іменем модифікаторів private, protected, public. Відмінність у використанні цих модифікаторів проявляється у класі, що є похідним класом від успадкованого класу. Тобто, якщо дано три класи з іменами A, B, C, які послідовно успадковують один одного, то вплив модифікаторів буде саме на клас C.

⇑

4.1. Доступ до private-базового класу з похідних класів

На рисунку 5 зображено доступ до базового класу A з похідного класу C. Клас A у класі B успадковується як private-клас (прихований). Це означає, що доступ до будь-якого елементу класу A з похідного класу C є заборонений.

Рисунок 5. Заборонено доступ до елементів private-класу A з успадкованого класу C

⇑

4.2. Доступ до protected– та public– базового класу з похідних класів

Якщо базовий клас A успадкований з модифікаторами protected або public, то елементи цього класу є доступні в успадкованих класах B та C.

Рисунок 6. Модифікатори protected та public перед іменем базового класу. Відкриття доступу до protected– та public-елементів базового класу

BestProg