Наследование классов
Объекты разных классов и сами классы могут находиться в отношении наследования, при котором формируется иерархия объектов, соответствующая заранее предусмотренной иерархии классов.
Иерархия классов позволяет определять новые классы на основе уже имеющихся. Имеющиеся классы обычно называют базовыми (иногда порождающими), а новые классы, формируемые на основе базовых, - производными (порожденными), иногда классами-потомками или наследниками. Производные классы "получают наследство" - данные и методы своих базовых классов - и, кроме того, могут пополняться собственными компонентами (данными и собственными методами). Наследуемые компоненты не перемещаются в производный класс, а остаются в базовых классах. Сообщение, обработку которого не могут выполнить методы производного класса, автоматически передается в базовый класс. Если для обработки сообщения нужны данные, отсутствующие в производном классе, то их пытаются отыскать автоматически и незаметно для программиста в базовом классе (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Схема обработки сообщений в иерархии объектов;
1 - обработка сообщения методами производного класса;
2 - обработка сообщения методами базового класса.
При наследовании некоторые имена методов (компонентных функций) и (или) компонентных данных базового класса могут быть по-новому определены в производном классе. В этом случае соответствующие компоненты базового класса становятся недоступными из производного класса. Для доступа из производного класса к компонентам базового класса, имена которых повторно определены в производном, используется операция ':: ' указания (уточнения) области видимости.
Любой производный класс может, в свою очередь, становиться базовым для других классов, и таким образом формируется направленный граф иерархии классов и объектов. В иерархии производный объект наследует разрешенные для наследования компоненты всех базовых объектов. Другими словами, у объекта имеется возможность доступа к данным и методам всех своих базовых классов.
Наследование в иерархии классов может отображаться и в виде дерева, и в виде более общего направленного ациклического графа. Допускается множественное наследование - возможность для некоторого класса наследовать компоненты нескольких никак не связанных между собой базовых классов. Например, класс "окно на экране" и класс "сообщение" совместно могут формировать новый класс объектов "сообщение в окне".
При наследовании классов важную роль играет статус доступа (статус внешней видимости) компонентов. Для любого класса все его компоненты лежат в области его действия. Тем самым любая принадлежащая классу функция может использовать любые компонентные данные и вызывать любые принадлежащие классу функции. Вне класса в общем случае доступны только те его компоненты, которые имеют статус public.
В иерархии классов соглашение относительно доступности компонентов класса следующее.
Собственные (private) методы и данные доступны только внутри того класса, где они определены.
Защищенные (protected) компоненты доступны внутри класса, в котором они определены, и дополнительно доступны во всех производных классах.
Общедоступные (public) компоненты класса видимы из любой точки программы, т.е. являются глобальными.
Если считать, что объекты, т.е. конкретные представители классов, обмениваются сообщениями и обрабатывают их, используя методы и данные классов, то при обработке сообщения используются, во-первых, общедоступные члены всех классов программы; во-вторых, защищенные компоненты базовых и рассматриваемого классов и, наконец, собственные компоненты рассматриваемого класса. Собственные компоненты базовых и производных классов, а также защищенные компоненты производных классов недоступны для сообщения и не могут участвовать в его обработке.
Еще раз отметим, что на доступность компонентов класса влияет не только явное использование спецификаторов доступа (служебных слов) - private (собственный), protected (защищенный), public (общедоступный), но и выбор ключевого слова class, struct, union, с помощью которого объявлен класс.
Определение производного класса. В определении и описании производного класса приводится список базовых классов, из которых он непосредственно наследует данные и методы. Между именем вводимого (нового) класса и списком базовых классов помещается двоеточие. Например, при таком определении
class S: X, Y, Z {... };
класс S порожден классами X, Y, Z, откуда он наследует компоненты. Наследование компонента не выполняется, если его имя будет использовано в качестве имени компонента в определении производного класса s. Как уже говорилось, по умолчанию из базовых классов наследуются методы и данные со спецификаторами доступа - public (общедоступные) и protected (защищенные).
В порожденном классе эти унаследованные компоненты получают статус доступа private, если новый класс определен с помощью ключевого слова class, и статус доступа public, если новый класс определен как структура, т.е. с помощью ключевого слова struct. Таким образом, при определении класса struct J: X, Z {...); любые наследуемые компоненты классов X, Z будут иметь в классе J статус общедоступных (public). Пример:
class B {
protected: int t;
public: char u;
};
class E: В {... }; // t, u наследуются как private
struct S: В {... }; // t, u наследуются как public
Явно изменить умалчиваемый статус доступа при наследовании можно с помощью спецификаторов доступа - private, protected и public. Эти спецификаторы доступа указываются в описании производного класса непосредственно перед нужными именами базовых классов. Если класс в определен так, как показано выше, то можно ввести следующие производные классы:
class M: protected В {... }; // t, u наследуются как protected
class P: public В {...}; // t - protected, u – public
class D: private В {... }; // t и u наследуются как private
struct F: private В {...}; // t и u наследуются как private
struct G: public В {...); // t - protected, u - public
Соглашения о статусах доступа при разных сочетаниях базового и производного классов иллюстрирует таблица, приведённая ниже.
Статусы доступа при наследовании
| Доступ в базовом классе | Спецификатор доступа перед базовым классом | ||
