5.2 基类和派生类

5．2 基类和派生类

在C++中，当一个类被其他类继承时，被继承的类称为基类（base class）。继承其他类特性的类称为派生类（derived class）。从本质上看，基类是具有一个类集合中的公共特性，派生类在继承基类特性的同时可以加入自己独有的特性。

基类与派生类之间反映出下述三种不同的现象：

（1）派生类是基类的具体化。即模拟概念层次，表示“is-a”的关系。

（2）派生类是基类的延迟定义。

可以定义一个抽象基类，定义一些操作，使它们服从一定的协议，但许多可能并未实现，然后定义非抽象的派类，实现抽象基类中定义的行为。这时派生类不是基类的具体化，而是抽象类的实现。在JA V A中，有专门的纯虚类，称为接口，其作用就是为不同的类提供一个统一的接口，同时间接实现多继承（JA V A不支持多继承）。

（3）派生类是基类的结合。

当一个派生类有多于一个的基类时，它们组合在一起形成具有所有基类行为的类型。这时要注意，不要用继承表达聚合关系。

5．2．1 基类与派生类的说明

先看一个例子。

[例5．1] 派生类的说明EX5_1.CPP。

继承基类的派生类定义的一般形式：

class derived_class_name:access_specifier base_class_name

{

……

};

其中access_specifier可以是3个关键字之一：public、private（默认值）或protected。

派生类也称为子类、导出类。它具有下述特点：

（1）可在基类所提供有基础上包含新成员；

（2）可在自己类中隐藏基类的任何成员；

（3）为新类重新定义基类中的函数；

[例5．2] 子类的特点EX5_2．CPP。

5．2．2 派生类的继承权与访问域

派生类的继承权如果不能有效在加以限制，就不能按照实际情况表达求解问题的复杂性。因此访问权限是一个很重要的问题。

（1）对于基类的私有成员，派生类及派生类的使用者无权访问。

（2）对于基类的公有成员，则按派生类的定义，分为三种情况：

①私有派生，继承基类的公有成员作为自己的私有成员，这些成员只能被派生类的成员函数访问。Access_specifier是private或省略。

[例5．3] 私有派生EX5_3．CPP。

②公有派生是基类中所有的公有成员，在派生类中也都是公有的。它不必一一说明，而在派生类定义时，在基类前加一个public 关键字。如：

class:public b

{

……

};

③保护派生，基类的公有成员和保护成员在派生类中是保护成员，仅能在派生类的成员中被使用，而不允许派生类的对象使用。Access_specifier是protected。

表5．1 列出了成员访问控制的各种情况。

（3）派生类对基类成员直接访问问题。

派生类不能访问基类的私有成员，若要访问必须使用基类的接口，即通过基成员函数。如何直接访问类成员，有两种方法可选：

①在类定义体中增加保护段（protected），将基类私有成员提供派生类访问的部分放置在保护段。

②将需要访问基类私有成员的派生类成员函数声明为基类的友元。

[例5．4] 派生类对基类成员的直接访问EX5_4．CPP。（？）

（4）访问域的调整规则

使用作用域符（：：）可以调整访问域，但要注意其限制条件：

①访问声明只能对变量或函数名，不能说明类型和参数；重载函数只需一个声明即可。

②不能对私有段成员作访问声明，必须保护封装性。

③只能在相应的段（保护或公有段）作访问声明，不能改变所属段。即基类成员被调整后，在派生类中的访问权限既不能扩大也不能缩小。基类中的公有成员只能被调整为公有成员，保护成员只能被调整为保护成员，私有成员不可调整。

[例5．5] 访问域的调整EX5_5．CPP。

class base {

public:

int a;

protected:

int b;

private:

int c;

};

class derived:base{

public:

base::a;//correct

base::c;//error

base::b;//error

protected:

base::b;//correct

base::a;//error

base::c;//error

};

若基类和派生类具有同名成员，则基类的该成员被编译器隐藏起来。若在派生类中调用继承来的被隐蔽的成员，作为访问声明需要明确指定基类类范围；而非同名成员，派生类在使用继承成员时可视为是在该派生类范围，且不必对这些成员重新定义。

5．2．3 派生类的构造函数和析构函数

基类往往有构造函数和析构函数，但创建和结束派生类对象时，如何调用它们，这是下面需要讨论的问题。

（1）执行原则：当基类和派生类都具有构造函数和析构函数时，将按类派生的顺序执行构造函数，而按相反的顺序执行析构函数。

（2）派生类构造函数：当派生类本身需要构造函数，或者是在定义派生类对象时，其相应的基类对象需要调用带参数的构造函数，就必须定义派生类的构造函数。

定义格式如下：

derived_constructor(arg_list):base(arg_list)

{

//body of derived constructor

};

这里建立了一个变量传递链，首先将基类和派生类所需的所有变量都传递给构造函数。然后，用派生类构造函数的扩展说明形式，将某些变量传递给基类。

[例5．6] 从派生类向基类传递变量EX5_6．CPP。

（3）有关说明

若基类使用缺省构造函数或不带参数的构造函数，则在派生类中定义构造函数时可略去“：base(arg_list)”，此时若派生类还需要初始化，则可不定义构造函数。

派生类是否要定义析构函数与所属基类无关。若派生类在退出其定义域前需要作释放内存等处理，就需要定义析构函数。

[例5．7] 定义学校人事管理的类及其调用情况显示实例EX5_5．CPP。