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C++三种继承方式

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发表于 2023-12-31 22:49:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
C++继承的一般语法为:
class 派生类名:[继承方式] 基类名{
    派生类新增加的成员
};

继承方式限定了基类成员在派生类中的访问权限,包括 public(公有的)、private(私有的)和 protected(受保护的)。此项是可选项,如果不写,默认为 private(成员变量和成员函数默认也是 private)。

现在我们知道,public、protected、private 三个关键字除了可以修饰类的成员,还可以指定继承方式。
public、protected、private 修饰类的成员
类成员的访问权限由高到低依次为 public --> protected --> private,我们在《C++类成员的访问权限以及类的封装》一节中讲解了 public 和 private:public 成员可以通过对象来访问,private 成员不能通过对象访问。

现在再来补充一下 protected。protected 成员和 private 成员类似,也不能通过对象访问。但是当存在继承关系时,protected 和 private 就不一样了:基类中的 protected 成员可以在派生类中使用,而基类中的 private 成员不能在派生类中使用,下面是详细讲解。
public、protected、private 指定继承方式
不同的继承方式会影响基类成员在派生类中的访问权限。

1) public继承方式
基类中所有 public 成员在派生类中为 public 属性;
基类中所有 protected 成员在派生类中为 protected 属性;
基类中所有 private 成员在派生类中不能使用。

2) protected继承方式
基类中的所有 public 成员在派生类中为 protected 属性;
基类中的所有 protected 成员在派生类中为 protected 属性;
基类中的所有 private 成员在派生类中不能使用。

3) private继承方式
基类中的所有 public 成员在派生类中均为 private 属性;
基类中的所有 protected 成员在派生类中均为 private 属性;
基类中的所有 private 成员在派生类中不能使用。

通过上面的分析可以发现:
1) 基类成员在派生类中的访问权限不得高于继承方式中指定的权限。例如,当继承方式为 protected 时,那么基类成员在派生类中的访问权限最高也为 protected,高于 protected 的会降级为 protected,但低于 protected 不会升级。再如,当继承方式为 public 时,那么基类成员在派生类中的访问权限将保持不变。

也就是说,继承方式中的 public、protected、private 是用来指明基类成员在派生类中的最高访问权限的。

2) 不管继承方式如何,基类中的 private 成员在派生类中始终不能使用(不能在派生类的成员函数中访问或调用)。

3) 如果希望基类的成员能够被派生类继承并且毫无障碍地使用,那么这些成员只能声明为 public 或 protected;只有那些不希望在派生类中使用的成员才声明为 private。

4) 如果希望基类的成员既不向外暴露(不能通过对象访问),还能在派生类中使用,那么只能声明为 protected。

注意,我们这里说的是基类的 private 成员不能在派生类中使用,并没有说基类的 private 成员不能被继承。实际上,基类的 private 成员是能够被继承的,并且(成员变量)会占用派生类对象的内存,它只是在派生类中不可见,导致无法使用罢了。private 成员的这种特性,能够很好的对派生类隐藏基类的实现,以体现面向对象的封装性。

下表汇总了不同继承方式对不同属性的成员的影响结果
继承方式/基类成员        public成员        protected成员        private成员
public继承        public        protected        不可见
protected继承        protected        protected        不可见
private继承        private        private        不可见
由于 private 和 protected 继承方式会改变基类成员在派生类中的访问权限,导致继承关系复杂,所以实际开发中我们一般使用 public。

【示例】演示类的继承关系。
#include<iostream>
using namespace std;
//基类People
class People{
public:
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
    void sethobby(char *hobby);
    char *gethobby();
protected:
    char *m_name;
    int m_age;
private:
    char *m_hobby;
};
void People::setname(char *name){ m_name = name; }
void People::setage(int age){ m_age = age; }
void People::sethobby(char *hobby){ m_hobby = hobby; }
char *People::gethobby(){ return m_hobby; }
//派生类Student
class Student: public People{
public:
    void setscore(float score);
protected:
    float m_score;
};
void Student::setscore(float score){ m_score = score; }
//派生类Pupil
class Pupil: public Student{
public:
    void setranking(int ranking);
    void display();
private:
    int m_ranking;
};
void Pupil::setranking(int ranking){ m_ranking = ranking; }
void Pupil::display(){
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",考试成绩为"<<m_score<<"分,班级排名第"<<m_ranking<<",TA喜欢"<<gethobby()<<"。"<<endl;
}
int main(){
    Pupil pup;
    pup.setname("小明");
    pup.setage(15);
    pup.setscore(92.5f);
    pup.setranking(4);
    pup.sethobby("乒乓球");
    pup.display();
    return 0;
}
运行结果:
小明的年龄是15,考试成绩为92.5分,班级排名第4,TA喜欢乒乓球。

这是一个多级继承的例子,Student 继承自 People,Pupil 又继承自 Student,它们的继承关系为 People --> Student --> Pupil。Pupil 是最终的派生类,它拥有基类的 m_name、m_age、m_score、m_hobby 成员变量以及 setname()、setage()、sethobby()、gethobby()、setscore() 成员函数。

注意,在派生类 Pupil 的成员函数 display() 中,我们借助基类的 public 成员函数 gethobby() 来访问基类的 private 成员变量 m_hobby,因为 m_hobby 是 private 属性的,在派生类中不可见,所以只能借助基类的 public 成员函数 sethobby()、gethobby() 来访问。

在派生类中访问基类 private 成员的唯一方法就是借助基类的非 private 成员函数,如果基类没有非 private 成员函数,那么该成员在派生类中将无法访问。

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