C++入门访问权限管控和继承机制详解

Posted 2022-10-31 正在起飞的蜗牛

1、C++的三种权限管控

class A

public:
	//成员变量和函数，在类的其他成员函数和类的对象可以直接访问

private:
	//成员变量和函数，在类的其他成员函数中可以直接访问，但是不可以通过类的对象直接访问，在派生类中不可以直接访问

protected:
	//成员变量和函数，在类的其他成员函数中可以直接访问，但是不可以通过类的对象直接访问，在派生类中可以直接访问
;

2、C++为什么要设计访问权限

(1)保护内部资源。比如：private的成员是class内部使用，外部没必要访问或者说不想外部能直接访问，于是语法上就将需要保护的资源权限定义为private，于是外部便不能直接访问；
(2)隐藏外部无需关心的细节。比如：外部能直接访问的就是public权限的变量和函数，至于public的成员方法去访问private和protected权限的变量和函数，外部便不需要感知；
(3)隐藏class中不需要外部关注的细节，可以降低使用class类的难度；
(4)隐藏不需要外部关注的细节，也可以防止外部不小心去修改；
(5)访问权限是语法层面的保护，是编译器在编译链接时帮我们检查权限，而不是硬件内存上存在这些权限；

3、设计类时如何规定成员的访问权限

(1)需要被外界访问的成员直接设置为public
(2)只能在当前类中访问的成员设置为private
(3)只能在当前类和子类中访问的成员设置为protected。

4、C语言中的"继承"

//基类
struct A

	int a;


//派生类
struct B

	struct A;	//继承struct A
	int b;

(1)首先C语言没有继承这个机制和概念，但是实际代码中却有类似继承的用法；
(2)上面的struct A可以看做是基类，struct B是派生类继承了struct A，这种用法和C++的继承思想是一样的；

5、C++中的继承

5.1、继承特性的语法

class 派生类名:访问控制 基类名1,访问控制 基类名2,访问控制 基类名n

	// 成员变量和成员方法列表（除了构造和析构之外的成员方法）
;

(1)新构建类时，可以同时继承多个基类，基类之间以逗号分隔；
(2)访问控制：指明继承的方式，分为public(共有)继承、private(私有)继承、protected(保护)继承；

5.2、继承的概念

(1)继承是C++源生支持的一种语法特性，是C++面向对象的一种表现;
(2)继承特性可以让派生类“瞬间”拥有基类的所有（当然还得考虑权限）属性和方法;
(3)继承特性本质上是为了代码复用;

5.3、派生类和基类的关系

(1)派生类,表示范围小,更具体;基类,表示范围大,更抽象。比如：人这个概念范围就很大，男人和女人表示的范围比人就要小一些，男人和女人的概念更具体，但是男人和女人都属于人，所以男人和女人这两个类都可以去集成人这个基类；
(2)派生类和基类是从属关系，可以描述为：派生类是基类的一种。比如：男人是人的一种，而不能说人是男人的一种；
(3)派生类集成基类只是为了借助基类快速定义派生类，派生类定义好后，派生类的对象访问的都是派生类自己的成员变量和成员函数，和基类已经没有关系了；

5.4、三种继承的结果

基类成员	继承后的权限
基类的public	经过public继承，在子类中是public；经过private继承，在子类中是private；经过protected继承，在子类中是protected；
基类的private	不管何种继承方式，基类的private成员在派生类中都是一种比private管控更严格的权限。换句话说，就是派生类是不能直接访问基类的private成员的；
基类的protected	经过public继承，在子类中是protected；经过private继承，在子类中是private；经过protected继承，在子类中是protected；

5.5、为什么基类的private成员，在派生类中不能直接访问？

(1)首先派生类是继承了基类的所有成员，包括基类的private成员；
(2)private成员表示这些成员是类私有的，不希望外部能访问。
(3)基类的private成员，表示这些成员是基类私有的，外部不能访问；虽然派生类继承了基类，但是派生类并不是基类，如果派生类也能直接访问基类的private成员，那就打破了private的定义；
(4)派生类只是不能直接访问基类的private成员，但是可以通过基类提供的public、protected权限的成员去间接访问；

6、三种继承方式的示例代码

6.1、public继承

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//person类表示所有人共有的特性
class person

public:
	int gender;	//性别，0代表男，1代表女
	void getName(void);

	//构造函数
	person();
	person(string myName, int myGender, int myAge):name(myName),gender(myGender),age(myAge)

private:
	string name;

protected:
	int age;

;

void person::getName(void)

	cout << "person::getName name=" << this->name << endl;


//adult类表示成年人
class adult:public person

public:
	void work(void);	//成年人多增加工作的特性

	//构造函数
	adult();
	adult(string myname, int myGender, int myAge);

	void print(void);
	
private:

protected:
	

;

//adult类的构造函数
adult::adult(string myname, int myGender, int myAge):person(myname, myGender, myAge)




void adult::work(void)

	cout << "man::work" << endl;


void adult::print(void)

	//cout << "man::name=" << this->name << endl;
	cout << "man::gender=" << this->gender << endl;
	cout << "man::age=" << this->age << endl;


int main(void)

	adult ad("linux", 1, 23);

	ad.getName();
	ad.print();
	
	//cout << "ad.name=" << ad.name << endl;
	cout << "ad.gender=" << ad.gender << endl;
	//cout << "ad.age=" << ad.age << endl;
	
	return 0;
 

6.2、private继承

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//person类表示所有人共有的特性
class person

public:
	int gender;	//性别，0代表男，1代表女
	void getName(void);

	//构造函数
	person();
	person(string myName, int myGender, int myAge):name(myName),gender(myGender),age(myAge)

private:
	string name;

protected:
	int age;

;

void person::getName(void)

	cout << "person::getName name=" << this->name << endl;


//adult类表示成年人
class adult:private person

public:
	void work(void);	//成年人多增加工作的特性

	//构造函数
	adult();
	adult(string myname, int myGender, int myAge);

	void print(void);
	
private:

protected:
	

;

//adult类的构造函数
adult::adult(string myname, int myGender, int myAge):person(myname, myGender, myAge)




void adult::work(void)

	cout << "man::work" << endl;


void adult::print(void)

	//cout << "man::name=" << this->name << endl;
	cout << "man::gender=" << this->gender << endl;
	cout << "man::age=" << this->age << endl;


int main(void)

	adult ad("linux", 1, 23);

	//ad.getName();
	ad.print();
	
	//cout << "ad.name=" << ad.name << endl;
	//cout << "ad.gender=" << ad.gender << endl;
	//cout << "ad.age=" << ad.age << endl;
	
	return 0;
 

6.3、protected继承

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//person类表示所有人共有的特性
class person

public:
	int gender;	//性别，0代表男，1代表女
	void getName(void);

	//构造函数
	person();
	person(string myName, int myGender, int myAge):name(myName),gender(myGender),age(myAge)

private:
	string name;

protected:
	int age;

;

void person::getName(void)

	cout << "person::getName name=" << this->name << endl;


//adult类表示成年人
class adult:protected person

public:
	void work(void);	//成年人多增加工作的特性

	//构造函数
	adult();
	adult(string myname, int myGender, int myAge);

	void print(void);
	
private:

protected:
	

;

//adult类的构造函数
adult::adult(string myname, int myGender, int myAge):person(myname, myGender, myAge)




void adult::work(void)

	cout << "man::work" << endl;


void adult::print(void)

	//cout << "man::name=" << this->name << endl;
	cout << "man::gender=" << this->gender << endl;
	cout << "man::age=" << this->age << endl;


int main(void)

	adult ad("linux", 1, 23);

	//ad.getName();
	ad.print();
	
	//cout << "ad.name=" << ad.name << endl;
	//cout << "ad.gender=" << ad.gender << endl;
	//cout << "ad.age=" << ad.age << endl;
	
	return 0;
 

6.4、示例代码分析

(1)屏蔽起来的代码就是表示不能访问的，否则就会报错，和三种继承的权限结合起来看；
(2)可以将权限的严格程序做个排序：private > protected > public;
(3)继承时候确认基类成员在派生类中的权限，可以理解成：比较该成员在基类中的权限和继承权限，选择最高的那个权限作为基类成员在派生类中的权限；

7、不良继承

7.1、何为不良继承

(1)鸵鸟不是鸟的问题：鸟作为基类提供了fly的方法，鸵鸟属于鸟，所以去集成了鸟这个基类，但是鸵鸟并不会fly，从基类继承的fly这个方法对鸵鸟来说就是很多余的；
(2)不良继承是客观存在的。比如上面的"鸵鸟不是鸟"的问题，你不把鸵鸟划分成鸟不恰当，你把鸵鸟划分为鸟也不太恰当，毕竟鸵鸟除了不会飞其他都是满足鸟的特性；

7.2、解决办法

(1)消除继承关系：既然鸵鸟继承鸟会出现不会fly这种不良继承，那就尝试找一个更贴近的基类去继承；
(2)弱化基类：将鸟这个基类中fly成员去掉，各种鸟去继承基类时，根据自己的情况决定是否添加fly这个成员；
总结：两种方式没有高低之分，根据实际情况来采用；

8、派生类和基类的构造/析构函数关系

参考博客：《【C++入门】派生类和基类的构造/析构函数关系》；

9、派生类和基类的同名成员问题

(1)在派生类和基类中存在同名的成员时，派生类的对象调用的是派生类实现的成员，此时基类的成员被隐藏，也叫重定义；
(2)但是在派生类还是可以调用基类的同名成员的，可以使用指定域名的方法：父类::成员；显示的指定要调用父类的成员而不是派生类的成员；

10、派生类和基类的类型兼容规则

10.1、派生类和基类的关系

(1)C++语言是强类型语言，每个变量都是有类型的，如果类型不匹配编译就会报错；
(2)派生类是基类的超集：派生类继承基类，所以基类有的派生类全都有，而派生类独有的基类则没有；
(3)派生类的对象可以裁剪后当基类使用，而基类的对象则不能放大当派生类使用，否则可能会出错；
总结：派生类对象可以当基类的对象使用，反之则不行；

10.2、类型兼容规则

(1)子类对象可以当作父类对象使用，也就是说子类对象可以无条件隐式类型转换为一个父类对象
(2)子类对象可以直接初始化或直接赋值给父类对象
(3)父类指针可以直接指向子类对象
(4)父类引用可以直接引用子类对象

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