私有继承也是实现 has-a 关系的一种途径。使用私有继承,基类的公有成员和保护成员都将成为派生类的私有成员。也就是说,基类的方法不会成为派生类对象的公有接口的一部分,但可以在派生类的成员函数中使用它们。
使用私有继承,类将继承实现。
包含将对象作为一个命名的成员添加到类中,而私有继承是将对象作为一个未命名的继承对象添加到类中。
私有继承和包含具有相同的特性:获得实现,但不获得接口。
使用 private 来使用私有继承:
class Student : private std::string, private std::valarray<double>
{
public:
...
};
实际上,private 是默认值,如果省略,那么也会实现私有继承。这里同时继承了两个基类,此行为称为多重继承(multiple inheritance, MI) 。
初始化基类组件
在“包含”关系的构造函数里,在成员初始化列表中直接使用被包含的对象并对其初始化:- Student(const char *str, const double *pd, int n) : name(str), scores(pd, n) {}
复制代码 其中,name 和 scores 是被包含的对。
对于继承类的构造函数,在成员初始化列表中,使用的是类名,而不是成员名:- Student(const char *str, const double *pd, int n) : std::string(str), std::valarray<double>(pd, n) {}
复制代码 下面给出了完整的 Student 类的定义(studenti.h):
[C++] 纯文本查看 复制代码 // studenti.h -- defining a Student class using private inheritance
#ifndef STUDENTC_H_
#define STUDENTC_H_
#include <iostream>
#include <valarray>
#include <string>
class Student : private std::string, private std::valarray<double>
{
private:
typedef std::valarray<double> ArrayDb;
//输出成绩,使用私有方法
std::ostream & arr_out(std::ostream & os) const;
public:
Student() : std::string("Null Student"), ArrayDb() {}
explicit Student(const std::string & s)
: std::string(s), ArrayDb() {}
explicit Student(int n) : std::string("Nully"), ArrayDb(n) {}
Student(const std::string & s, int n)
: std::string(s), ArrayDb(n) {}
Student(const std::string & s, const ArrayDb & a)
: std::string(s), ArrayDb(a) {}
Student(const char * str, const double * pd, int n)
: std::string(str), ArrayDb(pd, n) {}
~Student() {}
double Average() const;
double & operator[](int i);
double operator[](int i) const;
const std::string & Name() const;
// 友元
// 输入
friend std::istream & operator>>(std::istream & is,
Student & stu); // 1 word
friend std::istream & getline(std::istream & is,
Student & stu); // 1 line
// 输出
friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os,
const Student & stu);
};
#endif
访问基类的方法
使用私有继承时,只能在派生类的方法中使用基类的方法,它能够使用类名和作用域解析运算符来调用基类的方法:- double Student::Average() const
- {
- if (ArrayDb::size() > 0)
- return ArrayDb::sum()/ArrayDb::size();
- else
- return 0;
- }
复制代码 其中,ArrayDB 是由 typedef std::valarray<double> ArrayDb; 来定义的。
总之,在“包含”时使用对象名来调用方法,在使用私有继承时使用类名和作用域解析运算符来调用方法。
访问基类对象
使用作用域解析运算符可以访问基类的方法,但如果要使用基类对象本身,那又该如何呢?
上面说过,在私有继承时,string 对象没有名称,那么 Student 类的代码如何访问内部的 string 对象呢?答案是,使用强制类型转换。
由于 Student 类是从 string 类派生而来,因此可以通过强制类型转换,将 Student 对象转换为 string 对象。
指针 this 指向用来调用方法的对象,因此 *this 就表示用来调用方法的对象。看下面 Studnet 类中的 Name() 方法的定义:- const string & Student::Name() const
- {
- return (const string &) *this;
- }
复制代码 该方法返回一个引用,该引用指向用于调用该方法的 Student 对象中继承而来的的 string 对象。
访问基类的友元函数
用类名显式地限定函数名不适合于友元函数,因为友元并不属于类。然而,可以通过显式地转换为基类来调用正确的函数,如下面的友元函数的定义:- ostream & operator<<(ostream & os, const Student & stu)
- {
- os << "Scores for " << (const String &) stu << ":\n";
- ...
- }
复制代码 假设 plato 是一个 Student 对象,那么下面的语句将调用上面的函数,stu 将是指向 plato 的引用,os 则是指向 cout 的引用:语句 os << "Scores for " << (const String &) stu << ":\n"; 显式地将 stu 转换为 string 对象的引用,进而调用函数 operator << (ostream &, const string &); ,该函数是 string 类的友元。
需要注意的是,引用 stu 不会自动转换为 string 引用。根本原因在于,在私有继承中,在不进行显式类型转换的情况下,不能将指向派生类的引用或指针赋值给基类引用或指针(原因可参考:《派生类与基类之间的几个特殊关系》)。
然而,即使这个例子使用的是公有继承,也必须使用显式类型转换。如果不是,那么 os << stu; 这条语句将与友元函数原型匹配,从而导致了递归调用。还有一个原因是,由于这个类是多重继承,如果两个基类都提供了函数 operator << (); ,那么编译器也将无法确定应该转换成哪个基类。
上面 studenti.h 对应的 studenti.cpp 文件代码:
[C++] 纯文本查看 复制代码 // studenti.cpp -- Student class using private inheritance
#include "studenti.h"
using std::ostream;
using std::endl;
using std::istream;
using std::string;
// public methods
double Student::Average() const
{
if (ArrayDb::size() > 0)
return ArrayDb::sum()/ArrayDb::size();
else
return 0;
}
const string & Student::Name() const
{
return (const string &) *this;
}
double & Student::operator[](int i)
{
return ArrayDb::operator[](i); // use ArrayDb::operator[]()
}
double Student::operator[](int i) const
{
return ArrayDb::operator[](i);
}
// private method
ostream & Student::arr_out(ostream & os) const
{
int i;
int lim = ArrayDb::size();
if (lim > 0)
{
for (i = 0; i < lim; i++)
{
os << ArrayDb::operator[](i) << " ";
if (i % 5 == 4)
os << endl;
}
if (i % 5 != 0)
os << endl;
}
else
os << " empty array ";
return os;
}
// friends
// use String version of operator>>()
istream & operator>>(istream & is, Student & stu)
{
is >> (string &)stu;
return is;
}
// use string friend getline(ostream &, const string &)
istream & getline(istream & is, Student & stu)
{
getline(is, (string &)stu);
return is;
}
// use string version of operator<<()
ostream & operator<<(ostream & os, const Student & stu)
{
os << "Scores for " << (const string &) stu << ":\n";
stu.arr_out(os); // use private method for scores
return os;
}
测试程序:
[C++] 纯文本查看 复制代码 // use_stui.cpp -- using a class with private inheritance
// compile with studenti.cpp
#include <iostream>
#include "studenti.h"
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
void set(Student & sa, int n);
const int pupils = 3;
const int quizzes = 5;
int main()
{
Student ada[pupils] =
{Student(quizzes), Student(quizzes), Student(quizzes)};
int i;
for (i = 0; i < pupils; i++)
set(ada[i], quizzes);
cout << "\nStudent List:\n";
for (i = 0; i < pupils; ++i)
cout << ada[i].Name() << endl;
cout << "\nResults:";
for (i = 0; i < pupils; i++)
{
cout << endl << ada[i];
cout << "average: " << ada[i].Average() << endl;
}
cout << "Done.\n";
// cin.get();
return 0;
}
void set(Student & sa, int n)
{
cout << "Please enter the student's name: ";
getline(cin, sa);
cout << "Please enter " << n << " quiz scores:\n";
for (int i = 0; i < n; i++)
cin >> sa[i];
while (cin.get() != '\n')
continue;
}
|