Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Функции-члены, которые не объявлены как virtual, распознаются во время компиляции, а не во время выполнения. Это именно то поведение, которое необходимо для функции isbn(). Она не зависит от подробностей производного типа и ведет себя одинаково как с объектами класса Quote, так и Bulk_quote. В нашей иерархии наследования будет только одна версия функции isbn(). Таким образом, не будет никаких вопросов относительно выполняемой версии функции isbn() при вызове.

Управление доступом и наследование

Производный класс наследует члены, определенные в его базовом классе. Но функции-члены производного класса не обязаны обращаться к членам, унаследованным от базового класса. Подобно любому другому коду, использующему базовый класс, производный класс может обращаться к открытым членам своего базового класса, но не может обратиться к закрытым членам. Но иногда у базового класса могут быть члены, которые следует позволить использовать в производных классах, но все же запретить доступ к ним другим пользователям. В определении таких членов используется спецификатор доступа protected.

Класс Quote ожидает, что его производные классы определят собственную функцию net_price(). Для этого им потребуется доступ к члену price. В результате класс Quote определяет эту переменную-член как protected. Производные классы получат доступ к переменной bookNo таким же образом, как и обычные пользователи, — при вызове функции isbn(). Следовательно, переменная-член bookNo останется закрытой и недоступной классам, производным от класса Quote. Более подробная информация о защищенных членах приведена в разделе 15.5.

Упражнения раздела 15.2.1

Упражнение 15.1. Что такое виртуальный член класса?

Упражнение 15.2. Чем спецификатор доступа protected отличается от private?

Упражнение 15.3. Определите собственные версии класса Quote и функции print_total().

15.2.2. Определение производного класса

Производный класс должен определить, от какого класса (классов) он происходит. Для этого используется находящийся после двоеточия список наследования класса (class derivation list), представляющий собой разделяемый запятыми список имен определенных ранее классов. Каждому имени базового класса может предшествовать необязательный спецификатор доступа: public, protected или private. 

Производный класс должен объявить каждую унаследованную функцию-член, которую он намеревается переопределить. Поэтому класс Bulk_quote должен включать функцию-член net_price():

class Bulk_quote : public Quote { // Bulk_quote происходит от Quote

 Bulk_quote() = default;

 Bulk_quote(const std::string&, double, std::size_t, double);

 // переопределить базовую версию и реализовать политику

 // скидок при оптовых закупках

 double net_price(std::size_t) const override;

private:

 std::size_t min_qty = 0; // минимальная покупка для скидки

 double discount = 0.0;   // доля применяемой скидки

};

Класс Bulk_quote унаследовал функцию isbn(), а также переменные-члены bookNo и price из своего базового класса Quote. Он определяет собственную версию функции net_price() и имеет две дополнительные переменные-члена — min_qty и discount, которые определяют минимальное количество экземпляров и скидку, применяемую при его покупке.

Более подробная информация об используемых в списке наследования спецификаторах доступа приведена в разделе 15.5, а пока достаточно знать, что спецификатор доступа определяет, разрешено ли пользователям производного класса знать, что он унаследован от базового класса.

При открытом наследовании открытые члены базового класса становятся частью интерфейса производного. Кроме того, объект открытого производного типа можно привязать к указателю или ссылке на базовый тип. Поскольку в списке наследования использован спецификатор public, интерфейс класса Bulk_quote неявно содержит функцию isbn(), объект класса Bulk_quote можно использовать там, где ожидается указатель или ссылка на объект класса Quote.

Большинство классов непосредственно происходит только от одного базового класса. Эта форма наследования, известная как "одиночное наследование", и является темой данной главы. В разделе 18.3 будут описаны классы, у которых в списке наследования больше одного базового класса.

Виртуальные функции в производном классе

Производные классы часто, но не всегда, переопределяют унаследованные виртуальные функции. Если производный класс не переопределяет виртуальную функцию своего базового класса, то, подобно любому другому члену, производный класс наследует версию, определенную в его базовом классе.

Производный класс может применять к переопределяемым функциям ключевое слово virtual, но не обязательно. По причинам, рассматриваемым в разделе 15.3, новый стандарт позволяет производному классу явно указывать, что функция-член предназначена для переопределения унаследованной виртуальной функции. Для этого применяется спецификатор override в определении после списка параметров, либо после ключевого слова const, либо квалификатора ссылки, если член класса константен (см. раздел 7.1.2), или ссылки на функцию (см. раздел 13.6.3).

Объекты производного класса и преобразование производного в базовый

Объект производного класса состоит из несколькими частей: нестатических членов, определенных в самом производном классе, а также объекта, состоящего из нестатических членов каждого его базового класса, от которых он происходит. Таким образом, объект класса Bulk_quote будет содержать четыре части данных: переменные-члены bookNo и price, унаследованные от класса Quote, и переменные-члены min_qty и discount, определенные в классе Bulk_quote.

Хотя стандарт не определяет расположение в памяти производных объектов, объект Bulk_quote можно считать состоящим из двух частей (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Концептуальная структура объекта класса Bulk_quote

Базовые и производные части объекта вовсе не обязательно будут располагаться рядом. Рис. 15.1 — это концептуальное, не физическое представление работы класса.

Поскольку производная часть объекта соответствует его базовому классу (классам), объект производного типа можно использовать так, как будто это объект его базового класса (классов). В частности, ссылку или указатель на базовый класс можно связать с частью базового класса производного объекта.

Quote item;       // объект базового типа

Bulk_quote bulk;  // объект производного типа

Quote *p = &item; // p указывает на объект Quote

p = &bulk;        // p указывает на часть bulk объекта Quote

Quote &r = bulk;  // r связан с частью bulk объекта Quote

 Это преобразование обычно называют преобразованием производного в базовый (derived-to-base conversion). Подобно любому другому преобразованию, компилятор применяет его неявно (см. раздел 4.11).

Факт неявного преобразования производного в базовый означает возможность использования объекта производного типа или ссылки на него там, где нужна ссылка на базовый тип. Точно так же можно использовать указатель на производный тип там, где требуется указатель на базовый тип.

Факт наличия в объекте производного класса частей объектов его базовых классов является основой работы наследования.

Конструкторы производного класса

Хотя объект производного класса содержит члены, унаследованные им от базового, он не может инициализировать их непосредственно. Как и любой другой код, создающий объект базового класса, производный класс должен использовать конструктор базового класса для инициализации своей части базового класса.

Каждый класс сам контролирует инициализацию своих членов.

Часть базового класса объекта, наряду с переменными-членами производного класса, инициализируется на этапе инициализации конструктора (см. раздел 7.5.1). Аналогично инициализации переменных-членов, для передачи аргументов конструктору базового класса конструктор производного класса использует свой список инициализации. Рассмотрим конструктор Bulk_quote() с четырьмя параметрами:

Bulk_quote(const std::string& book, double p,

           std::size_t qty, double disc) :

 Quote(book, p), min_qty(qty), discount(disc) { }

 // как прежде