[[382696]]

前言

在上述教程中，我們已經(jīng)完成了 C++相對(duì)于 C語(yǔ)言來(lái)說(shuō)獨(dú)特的語(yǔ)法部分，在接下來(lái)的教程中，我們將敘述 C++中面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)法特性。我們?cè)趯W(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮倪@種編程方法的時(shí)候，常常會(huì)聽到這三個(gè)詞，封裝、繼承、派生，這也是面向?qū)ο缶幊痰娜筇匦?，在本?jié)我們將依次闡述封裝、繼承、派生的具體用法，在這里，我們先敘述的是封裝這個(gè)屬性的的相關(guān)內(nèi)容。下圖是關(guān)于 封裝 這個(gè)特性所包含的一些內(nèi)容。

封裝

下圖就是封裝所具備的相關(guān)特性：

image-20210209204824118 

那么上圖所示的抽象出數(shù)據(jù)成員以及成員函數(shù)具體的含義是什么呢，正如前面教程所述，在前面的教程里，我們選用一個(gè) Person類來(lái)作為例子進(jìn)行講解，其中這個(gè)類里我們有 name以及age，這個(gè)也就是我們抽象出來(lái)的數(shù)據(jù)，那抽象出來(lái)的成員函數(shù)也就是前面教程講到的setName()和setAge()函數(shù)，在設(shè)計(jì)這個(gè)類的時(shí)候，會(huì)把這個(gè)類的一些成員設(shè)置為私有的或者公有的，這也就是訪問(wèn)控制。具體的代碼如下所示：

/* 為了代碼簡(jiǎn)便，省略相關(guān)構(gòu)造函數(shù)以及析構(gòu)函數(shù)，為的是展示封裝的特性*/ 
class Person { 
private: 
    char *name; 
    int age; 
 
public: 
 
    Person() 
    { 
        cout << "Person" << endl; 
        name = NULL; 
    } 
 
    ~Person() 
    { 
        cout << "~Person()" << endl; 
        if (this->name) 
        { 
            delete this->name; 
        } 
    } 
 
    void setName(char *name) 
    { 
        if (this->name) { 
            delete this->name; 
        } 
        this->name = new char[strlen(name) + 1]; 
        strcpy(this->name, name); 
    } 
 
    int setAge(int a) 
    { 
        if (a < 0 || a > 150) 
        { 
            age = 0; 
            return -1; 
        } 
        age = a; 
        return 0; 
    } 
}; 

繼承

繼承的含義就如其字面意思一樣，用更加專業(yè)的話來(lái)說(shuō)，就是從基類繼承相關(guān)屬性，而這個(gè)新的類就叫做派生類。下面這個(gè)示意圖也表明了繼承所帶來(lái)的代碼的簡(jiǎn)潔與方便。

image-20210209211013964 

就如上述這張圖所示，一個(gè)人肯定具有名字和年齡這兩個(gè)屬性，那作為一個(gè)學(xué)生來(lái)講，他也必定具備名字和年齡這兩個(gè)屬性，那這個(gè)時(shí)候是要在 Student類里重新定義這些屬性么?顯然，因?yàn)橐肓死^承這個(gè)特性，只需要繼承Person類，那么Student就具備 Person類的相關(guān)屬性。在上述代碼的基礎(chǔ)上，我們?cè)黾尤缦滤镜拇a：

/* 注意是在上述代碼的基礎(chǔ)上 */ 
 
class Student : public Person 
{ 
 
}; 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Student s; 
 
    s.setName("zhangsan"); 
    s.setAge(16); 
    s.printInfo(); 
 
    return 0; 
} 

上述代碼中，Student類是繼承自 Person類的，我們可以看到在上述所示的Student類中，并沒有setName和 setAge的成員函數(shù)，但是在定義的 Student實(shí)例中，卻能夠適用 setName和 setAge的成員函數(shù)，這也就說(shuō)明了 Student類已經(jīng)繼承了 Person類。

繼承后的訪問(wèn)控制

private

一個(gè)派生類從一個(gè)基類繼承而來(lái)，而繼承的方式有多種，可以是私有繼承，也可以是公有繼承，同時(shí)也可以是保護(hù)繼承。那么這個(gè)時(shí)候基類的各個(gè)數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)屬性又是怎么樣的呢，我們來(lái)看一下下面這張圖，其展現(xiàn)了以各種方式繼承自基類的派生類的數(shù)據(jù)成員的屬性。

image-20210209223145289 

從這個(gè)表可以清楚地知道基類的訪問(wèn)屬性與派生類的訪問(wèn)屬性的對(duì)應(yīng)情況。同樣的，我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)知識(shí)點(diǎn)：

class Father 
{ 
private: 
    int money; 
public: 
    void it_skill(void) 
    { 
        cout << "The father's it skill" <<endl; 
    } 
 
    int getMoney(void) 
    { 
        return money; 
    } 
 
    void setMoney(int money) 
    { 
        this->money = money; 
    } 
}; 

這個(gè)是基類的數(shù)據(jù)成員以及成員函數(shù)，為了更好的說(shuō)明繼承后的數(shù)據(jù)的屬性，我們定義一個(gè) son類，代碼如下所示：

class Son : public Father 
{ 
private: 
    int toy; 
public: 
    void play_game(void) 
    { 
        cout << "play_game()" << endl; 
 
        int m; 
 
        //money -= 1; /* 錯(cuò)誤的代碼 */ 
 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
    } 
}; 

上述定義了兩個(gè)類，一個(gè)是 Father類，一個(gè)是 Son類，Son類繼承于 Father類，這兩個(gè)類用通俗的語(yǔ)言進(jìn)行解釋便是，父親有自己的私房錢，兒子有自己的玩具，父親有一項(xiàng)技能是 it，兒子呢比較喜歡玩游戲。因?yàn)槭抢^承，所以兒子類具有父親類的相關(guān)屬性，但是，作為兒子是不能夠直接去父親兜里拿錢的，那會(huì)被揍，但是如果兒子需要錢，可以向父親要。這對(duì)應(yīng)的代碼也就是上述中 money -= 1，但是這是錯(cuò)誤的，不能直接從父親的兜里拿錢，而剩余的三句代碼的意思也就相當(dāng)于是向父親要錢。用專業(yè)的話來(lái)講也就是：派生類不能夠訪問(wèn)基類的私有成員，緊接著是主函數(shù)的代碼：

int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Son s; 
 
    s.it_skill(); 
    s.setMoney(10); 
    cout << "The money is:" << s.getMoney() << endl; 
 
    s.play_game(); 
 
    return 0; 
} 

代碼輸出的結(jié)果如下所示：

image-20210209232507917 

protected

還是采用比較通俗的話來(lái)敘述這一知識(shí)點(diǎn)，兒子相對(duì)于父親的關(guān)系自然是與其他人有所不同的，比如有一把父親房間門的鑰匙，對(duì)于兒子來(lái)說(shuō)是可以拿到的，但是對(duì)于外人來(lái)說(shuō)，這是不可訪問(wèn)的。那在程序中要如何實(shí)現(xiàn)這么一個(gè)功能呢?這里就要引入 protected了。代碼如下所示：

class Father { 
private: 
    int money; 
 
protected: 
    int room_key;   /* 增添的 room_key */ 
 
public: 
    void it_skill(void) 
    { 
        cout<<"father's it skill"<<endl; 
    } 
 
    int getMoney(void) 
    { 
        return money; 
    } 
 
    void setMoney(int money) 
    { 
        this->money = money; 
    } 
}; 

我們可以看到在 Father類中，增添了一項(xiàng)就是 protected修飾的 room_key,緊接著我們來(lái)看Son類的代碼：

class Son : public Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son paly game"<<endl; 
 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        /* 外人不能拿父親的房間鑰匙 
         * 兒子可以 
         */ 
        room_key = 1;  
    } 
}; 

我們看到，這個(gè)時(shí)候，是可以在 Son類里面直接操作使用 protected修飾的 room_key的。在這里總結(jié)一下就是：派生類可以直接訪問(wèn)到基類用 protected 修飾的數(shù)據(jù)成員。接下來(lái)，我們繼續(xù)看主函數(shù)的代碼：

int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Son s; 
 
    s.setMoney(10); 
    cout << s.getMoney()<<endl; 
 
    s.it_skill(); 
    s.play_game();   
 
    //s.room_key = 1; 
 
    return 0; 
} 

通過(guò)上述代碼可以看到 s.room_key = 1這條語(yǔ)句被注釋了，這條語(yǔ)句是錯(cuò)誤的，雖然基類使用了 protected修飾了 room_key，但是在主函數(shù)中，仍然是不能夠直接訪問(wèn) room_key的。

調(diào)整訪問(wèn)控制

依舊采用比較通俗的話來(lái)闡述，如果兒子從父親那里繼承了一些東西，那這個(gè)時(shí)候，繼承得到的這些東西的處理權(quán)就全在兒子了。在程序里面也是同樣的道理，我們?cè)谏鲜龃a的基礎(chǔ)上進(jìn)行更改，F(xiàn)ather類不變，改變 Son類。代碼如下所示：

class Son : public Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
    using Father::room_key; 
 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son paly game"<<endl; 
 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        room_key = 1;  
    } 
}; 

上述代碼中，我們可以看到在 public的作用域內(nèi)，我們使用 using Father::room_key將 room_key的屬性更改為 public，做了這樣的更改之后，我們就可以在主函數(shù)里直接訪問(wèn) room_key了。代碼如下所示：

int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Son s; 
 
    s.setMoney(10); 
    cout << s.getMoney()<<endl; 
 
    s.it_skill(); 
    s.play_game(); 
 
    s.room_key = 1; 
 
    return 0; 
} 

上述代碼是可以運(yùn)行的，也說(shuō)明這種方式是可行的。但是如果想要將 money的屬性更改為 public，也就是增加如下所示的代碼：

class Son : public Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
    using Father::room_key; 
    using Father::money; 
 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son paly game"<<endl; 
 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        room_key = 1;  
    } 
}; 

那么編譯將不會(huì)通過(guò)，錯(cuò)誤信息如下所示：

image-20210210001456319 

說(shuō)明這種方法是不可行的，這是為什么呢?是因?yàn)閷?duì)于 Son來(lái)說(shuō)，money本身就是它不能訪問(wèn)到的數(shù)據(jù)，那么自然也就不能夠?qū)ζ鋵傩赃M(jìn)行更改了。換句更加專業(yè)的話來(lái)敘述也就是：在調(diào)整訪問(wèn)控制的時(shí)候，只有類本身能夠訪問(wèn)到的數(shù)據(jù)才能調(diào)整它的訪問(wèn)控制，如果其本身對(duì)于這個(gè)類就是不能夠訪問(wèn)的，那么也就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行更改。

那上述可以說(shuō)是提升訪問(wèn)控制，同樣的，也可以降低訪問(wèn)控制，比如說(shuō)上述的 it_skill，如果不想把這個(gè)屬性繼續(xù)繼承下去或者說(shuō)不讓外部能夠訪問(wèn)到它，那么也可以降低它的訪問(wèn)控制，降低的方法跟提升的方法是一樣的，只需要在 private中加上一句代碼就可以，加了的代碼如下所示：

class Son : public Father 
{ 
private: 
    int toy; 
    using Father::it_skill； 
public: 
    /* 省略 */ 
}; 

因此，只要對(duì)于派生類能夠看到的數(shù)據(jù)成員或者成員函數(shù)，它都能夠提高或者降低它的訪問(wèn)控制。

三種不同繼承方式的差異

在上述的內(nèi)容中，我們提到了派生類在繼承基類的時(shí)候，存在不同的繼承方式，不同的繼承方式對(duì)數(shù)據(jù)成員的使用以及其成員函數(shù)的調(diào)用存在不同的影響，下面分別是三種不同的繼承方式：public和 private以及protected,代碼如下所示：

/* 以 public 方式繼承 */ 
class Son_pub : public Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son play game"<<endl; 
 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        room_key = 1;  
    } 
}; 
 
/* 以 private 方式繼承 */ 
class Son_pri : private Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son play game"<<endl; 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        room_key = 1;  
    } 
}; 
 
/* 以 protected 方式繼承 */ 
class Son_pro : protected Father { 
private: 
    int toy; 
public: 
 
    void play_game(void) 
    { 
        int m; 
 
        cout<<"son play game"<<endl; 
        m = getMoney(); 
        m--; 
        setMoney(m); 
 
        room_key = 1;  
    } 
}; 

上述代碼就是以三種不同方式從 Father類得到的 Son類，每一種繼承方式存在什么不同呢，我們通過(guò)主函數(shù)來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：

int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Son_pub s_pub; 
    Son_pro s_pro; 
    Son_pri s_pri; 
 
    s_pub.play_game(); 
    s_pro.play_game(); 
    s_pri.play_game(); 
 
    s_pub.it_skill(); 
    //s_pro.it_skill();  // error 
    //s_pri.it_skill();  // error 
 
    return 0; 
} 

通過(guò)上述代碼，并對(duì)照上述那種表，我們可以知道，無(wú)論是何種繼承方式，派生類內(nèi)部public的成員函數(shù)都是可以使用的，而對(duì)于從基類繼承得到的成員函數(shù)，如果是以 protected和private方式來(lái)繼承的話，那么是不能夠在主函數(shù)進(jìn)行調(diào)用的，因此上述代碼中注釋掉的兩句后面表明了錯(cuò)誤。

上述的代碼所展示的是一層的繼承，我們?cè)诶^承得到的派生類 Son的基礎(chǔ)上繼續(xù)繼承得到 Grandson，首先我們先在 Father類里新增加一個(gè)public的數(shù)據(jù)成員，增加的代碼如下所示：

class Father 
{ 
private: 
    int money; 
protected: 
    int room_key; 
public: 
    int address; 
    /*其余不改動(dòng)，省略*/ 
}； 

增加了上述Father類的代碼之后，我們來(lái)看 Grandson_pub類的代碼：

class Grandson_pub : public Son_pub 
{ 
public: 
    void test(void) 
    { 
        room_key = 1; /* room_key is protected */ 
        address = 2;  /* address is public */ 
    } 
}; 

上述代碼中，Grandson_pub是以 public的方式從 Son_pub繼承而來(lái)，room_key在 Father類是 protected，在 Son_pub類也是 protected，那么在這里也是 protected,而對(duì)于 address來(lái)說(shuō)，它在 Father類里是 public，在 Son_pub里也是 public,在這里也是 public,所以在這里都能夠訪問(wèn)到。

緊接著來(lái)看，Grandson_pro類的代碼：

class Grandson_pro : public Son_pro 
{ 
public: 
    void test(void) 
    { 
        room_key = 1;  /* room_key is protected */ 
        address = 2;   /* address is protected */ 
    } 
}; 

上述中，Grandson_pro是以 public的方式從 Son_pro中繼承得到的,以剛剛那種分析的思路我們能夠分析得出 room_key當(dāng)前是 protected以及 address是 protected，那么當(dāng)前的數(shù)據(jù)成員在這也就是都能夠訪問(wèn)的了。

繼續(xù)來(lái)看Grandson_pri類的代碼，代碼如下所示：

class Grandson_pri : public Son_pri 
{ 
public: 
    void test(void) 
    { 
        //room_key = 1; /* room_key is private */ 
        //address = 2;  /* address is private */ 
    } 
}; 

上述中，Grandson_pri是以 public的方式從 Son_pri中繼承得來(lái)，同樣按照上述的分析方法，我們能夠分析出 room_key和 address都是 private的，既然是 private的，那么也就不能夠進(jìn)行訪問(wèn)，因此上述代碼中，我們將兩句代碼進(jìn)行了注釋。

小結(jié)

上述就是本次分享的關(guān)于封裝以及繼承的相關(guān)內(nèi)容，主要是關(guān)于繼承之后數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)控制，以及通過(guò)不同的方式進(jìn)行繼承時(shí)的數(shù)據(jù)成員的訪問(wèn)控制。

上述教程所涉及的代碼可以通過(guò)百度云鏈接的方式獲取到，下面是百度云鏈接：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/18AGYqxkxsEcR4ZW6_Nhevg

提取碼：dlst

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「 wenzi嵌入式軟件」，可以通過(guò)以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系 wenzi嵌入式軟件公眾號(hào)。