Синтаксис наследования классов

Для создания нового производного класса используется ключевое слово class, после которого указывается имя нового класса, двоеточие, тип объявления класса (public или какой-нибудь другой), а затем имя базового класса, как в следующем примере:

class Dog : public Mammal

Типы наследования классов рассматриваются далее в этой книге. Пока будем использовать только открытое наследование. Класс, из которого производится новый класс, должен быть объявлен раньше, иначе компилятор покажет сообщение об ошибке. Пример наследования класса Dog от класса Mammal показан в листинге 11.1.

Листинг 11.1. Простое наследование

1: //Листинг 11.1. Простое наследование

2:

3: #include <iostream.h>

4: enum BREED { GOLDEN, CAIRN, DANDIE, SHETLAND, 00BERMAN, LAB }

5:

6: class Mammal

7: {

8: public:

9: // Конструкторы

10: Mammal();

11: ~Mammal();

12:

13: // Методы доступа к данным

14: int GetAge()const;

15: void SetAge(int);

16: int GetWeight() const;

17: void SetWeight();

18:

19: // Другие методы

20: void Speak() const;

21: void Sleep() const;

22:

23:

24: protected:

25: int itsAge;

26: int itsWeight;

27: };

28:

29: class Dog : public Mammal

30: {

31: public:

32:

33: // Конструкторы

34: Dog();

35: ~Dog();

36:

37: // Методы доступа к данным

38: BREED GetBreed() const;

39: void SetBreed(BREED);

40:

41: // Другие методы

42: WagTail();

43: BegForFood();

44:

45: protected:

46: BREED itsBreed;

47: };

Результат:

Данная программа ничего не выводит на экран, так как пока содержит только объявления и установки классов. Никаких функций эта программа пока не выполняет.

Анализ: Класс Mammal объявляется в строках 6—27. Обратите внимание, что класс Mammal не производится ни от какого другого класса, хотя в реальной жизни можно сказать, что класс млекопитающих производится от класса животных. Но в C++ всегда отображается не весь окружающий мир, а лишь модель некоторой его части. Действительность слишком сложна и разнообразна, чтобы отобразить ее в одной, даже очень большой программе. Профессионализм состоит в том, чтобы с помощью относительно простой модели воспроизвести объекты, которые будут максимально соответствовать своим реальным эквивалентам.

Иерархическая структура нашего мира берет свое начало неизвестно откуда, но наша конкретная программа начинается с класса Mammal. В связи с этим некоторые переменные-члены, которые необходимы для работы базового класса, должны быть представлены в объявлении этого класса. Например, все животные независимо от вида и породы имеют возраст и вес. Если бы класс Mammal производился от класса Animals, то можно было бы ожидать, что он унаследует эти атрибуты. При этом атрибуты базового класса становятся атрибутами произведенного класса.

Чтобы облегчить работу с программой и ограничить ее сложность разумными рамками, в классе Mammal представлены только шесть методов: четыре метода доступа, а также функции Speak() и Sleep().

В строке 29 класс Dog наследуется из класса Mammal. Все объекты класса Dog будут иметь три переменные-члена: itsAge, itsWeight и itsBreed. Обратите внимание, что в объявлении класса Dog не указаны переменные itsAge и itsWeight. Объекты класса Dog унаследовали эти переменные из класса Mammal вместе с методами, объявленными в классе Mammal, за исключением копировщика, конструктора и деструктора.

Закрытый или защищенный

Возможно, вы заметили, что в строках 24 и 45 листинга 11.1 используется новое ключевое слово protected. До сих пор данные класса определялись с ключевым словом private. Но члены класса, объявленные как private, недоступны для наследования. Конечно, можно было в предыдущем листинге определить переменные-члены itsAge и itsWeight как public, но это нежелательно, поскольку прямой доступ к этим переменным получили бы все другие классы программы.

Нашу цель можно сформулировать следующим образом: сделать переменную-член видимой для этого класса и для всех классов, произведенных от него. Именно таковыми являются защищенные данные, определяемые ключевым словом protected. Защищенные данные доступны для всех произведенных классов, но недоступны для всех внешних классов.

Обобщим: существует три спецификатора доступа — public, protected и private. Если в функцию передаются объекты класса, то она может использовать данные всех переменных-членов и функций-членов, объявленных со спецификатором public. Функция-член класса, кроме того, может использовать все закрытые данные этого класса (объявленные как private) и защищенные данные любого другого класса, произведенного от этого класса (объявленные как protected).

Так, в нашем примере функция Dog::WagTail() может использовать значение закрытой переменной itsBreed и все переменные класса Mammal, объявленные как public и protected.

Даже если бы класс Dog был произведен не от класса Mammal непосредственно, а от какого-нибудь промежуточного класса (например, DomesticAnimals), все равно из класса Dog сохранился бы доступ к защищенным данным класса Mammal, правда только в том случае, если класс Dog и все промежуточные классы объявлялись как public. Наследование класса с ключевым словом private будет рассматриваться на занятии 15.

В листинге 11.2 показано создание объекта в классе Dog с доступом ко всем данным и функциям этого типа.

Листинг 11.2. Использование унаследованных объектов

1: // Листинг 11.2. Использование унаследованных объектов

2:

3: #include <iostream.h>

4: enum BREED < GOLDEN, CAIRN, DANDIE, SHETLAMD, DOBERMAN, LAB };

5:

6: class Mammal

7: {

8: public:

9: // Конструкторы

10: Mammal():itsAge(2), itsWeight(5){ }

11: ~Mammal(){ }

12:

13: //Методы доступа

14: int GetAge()const { return itsAge; }

15: void SetAge(int age) { itsAge = age; }

16: int GetWeight() const { return itsWeight; }

17: void SetWeight(int weight) { itsWeight = weight; }

18:

19: //Другие методы

20: void Speak()const { cout << "Mammal sound!\n"; }

21: void Sleep()const { cout << "shhh. I'm sleeping.\n"; }

22:

23:

24: protected:

25: int itsAge;

26: int itsWeight;

27: };

28:

29: class Dog : public Mammal

30: {

31: public:

32:

33: // Конструкторы

34: Dog():itsBreed(GOLDEN){ }

35: ~Dog(){ }

36:

37: // Методы доступа

38: BREED GetBreed() const { return itsBreed; }

39: void SetBreed(BREED breed) { itsBreed = breed; }

40:

41: // Другие методы

42: void WagTail() const { cout << "Tail wagging...\n"; }

43: void BegForFood() const { cout << "Begging for food...\n"; }

44:

45: private:

46: BREED itsBreed;

47: };

48:

49: int main()

50: {

51: Dog fido;

52: fido.Speak();

53: fido.WagTail();

54: cout << "Fido is " << fido.GetAge() << " years old\n";

55: return 0;

56: }

Результат:

Mammal sound!

Tail wagging...

Fido is 2 years old

Анализ: В строках 6-27 объявляется класс Mammal (для краткости тела функций вставлены по месту их вызовов). В строках 29—47 из класса Mammal производится класс Dog. В результате объекту Fido этого класса доступны как функция производного класса WagTail(), так и функции базового класса Speak() и Sleep().

Конструкторы и деструкторы

Объекты класса Dog одновременно являются объектами класса Mammal. В этом суть иерархических отношений между классами. Когда в классе Dog создается объект Fido, то для этого из класса Mammal вызывается базовый конструктор, называемый первым. Затем вызывается конструктор класса Dog, который завершает создание объекта. Поскольку объект Fido не снабжен никакими параметрами, в обоих случаях вызывается конструктор, заданный по умолчанию. Объект Fido не существует до тех пор, пока полностью не будет завершено его создание с использованием обоих конструкторов класса Mammal и класса Dog.

При удалении объекта Fido из памяти компьютера сначала вызывается деструктор класса Dog, а затем деструктор класса Mammal. Каждый деструктор удаляет ту часть объекта, которая была создана соответствующим конструктором производного или базового классов. Не забудьте удалить из памяти объект, если он больше не используется, как показано в листинге 11.3.

Листинг 11.3. Вызов конструктора и деструктора

1: //Листинг 11.3. Вызов конструктора и деструктора.

2:

3: #include <iostream.h>

4: enum BREED { GOLDEN, CAIRN, DANDIE, SHETLAND, DOBERMAN, LAB };

5:

6: class Mammal

7: {

8: public:

9: // конструкторы

10: Mammal();

11: ~Mammal();

12:

13: //Методы доступа

14: int GetAge() const { return itsAge; }

15: void SetAge(int age) { itsAge = age; }

16: int GetWeight() const { return itsWeight; }

17: void SetWeight(int weight) { itsWeight = weight; }

18:

19: //Другие методы

20: void Speak() const { cout << "Mammal sound!\n"; }

21: void Sleep() const { cout << "shhh. I'm sleeping.\n"; }

22:

23:

24: protected:

25: int itsAge;

26: int itsWeight;

27: };

28:

29: class Dog : public Mammal

30: {

31: public:

32:

33: // Конструкторы

34: Dog():

35: ~Dog();

36:

37: // Методы доступа

38: BREED GetBreed() const { return itsBreed; }

39: void SetBreed(BREED breed) { itsBreed = breed; }

40:

41: // Другие методы

42: void WagTail() const { cout << "Tail wagging...\n"; }

43: void BegForFood() const { cout << "Begging for food...\n"; }

44:

45: private:

46: BREED itsBreed;

47: };

48:

49: Mammal::Mammal():

50: itsAge(1),

51: itsWeight(5)

52: {

53: cout << "Mammal constructor...\n";

54: }

55:

56: Mammal::~Mammal()

57: {

58: cout << "Mammal destructor...\n";

59: }

60:

61: Dog::Dog():

62: itsBreed(GOLDEN)

63: {

64: cout << "Dog constructor...\n";

65: }

66:

67: Dog::~Dog()

68: {

69: cout << "Dog destructor...\n";

70: }

71: int main()

72: {

73: Dog fido;

74: fido.Speak();

75: fido.WagTail();

76: cout << "Fido is " << fido.GetAge() << " years old\n":

77: return 0;

78: }

Результат:

Mammal constructor...

Dog constructor...

Mammal sound!

Tail wagging...

Fido is 1 years old

Dog destructor...

Mammal destructor...

Анализ: Листинг 11.3 напоминает листинг 11.2 за тем исключением, что вызов конструктора и деструктора сопровождается сообщением об этом на экране. Сначала вызывается конструктор класса Mammal, затем класса Dog. После этого объект класса Dog полноценно существует и можно использовать все его методы. Когда выполнение программы выходит за область видимости объекта Fido, вызывается пара деструкторов, сначала из класса Dog, а затем из класса Mammal.