类 的 继 承
1．将《C++面向对象程序设计（第4版）》中例5.1的程序片段补充和改写成一个完整、正确的程序，用公用继承方式。在程序中应包括输入数据的函数，在程序运行时输入num，name，sex，age，addr的值，程序应输出以上5个数据的值。
【解】 根据题意，写出程序如下：
#include<iostream>
using namespace std;
class Student
{public:
void get_value()
{cin>>num>>name>>sex;} //输入基类的3个私有数据成员的值
void display()
{cout<<"num:"<<num<<endl; //输出基类的3个私有数据成员的值
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;}
private:
int num;
char name[10];
char sex;
};
class Student1: public Student //定义公用派生类Student1
{public:
void get_value_1() //函数的作用是输入5个数据成员的值
{get_value(); //调用函数，输入基类的3个私有数据成员的值
cin>>age>>addr; //输入派生类的两个私有数据成员的值
}
void display_1()
{cout<<"age:"<<age<<endl; //输出派生类两个私有数据成员的值
cout<<"address:"<<addr<<endl;
}
private:
int age;
char addr[30];
};
int main()
{Student1 stud1; //定义公用派生类Student1的对象stud1
stud1.get_value_1(); //输入5个数据
stud1.display(); //输出基类的3个私有数据成员的值
stud1.display_1(); //输出派生类两个私有数据成员的值
return 0;
}
运行结果如下：
10101 Li M 20 Beijing↙
num:10101
name:Li
sex:M
age:20
address:Beijing
实际上，程序还可以改进，在派生类的display_1函数中调用基类的display函数，在主函数中只要写一行
stud1.display_1();
即可输出5个数据。本题程序只是为了说明派生类成员的引用方法。读者可参考本章第2题的程序。
2．将《C++面向对象程序设计（第4版）》中例5.2的程序片段补充和改写成一个完整、正确的程序，用私有继承方式。在程序中应包括输入数据的函数，在程序运行时输入num，name，sex，age，addr的值，程序应输出以上5个数据的值。
【解】 根据题意，写出程序如下：
#include<iostream>
using namespace std;
class Student
{public:
void get_value()
{cin>>num>>name>>sex;}
void display()
{cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;}
private:
int num;
char name[10];
char sex;
};
class Student1: private Student //定义私有派生类Student1
{public:
void get_value_1()
{get_value();
cin>>age>>addr;}
void display_1()
{display(); //调用基类中的公用成员函数
cout<<"age:"<<age<<endl; //引用派生类的私有成员，正确
cout<<"address:"<<addr<<endl;} //引用派生类的私有成员，正确
private:
int age;
char addr[30];
};
int main()
{Student1 stud1;
stud1.get_value_1();
stud1.display_1(); //只须调用一次stud1.display_1()
return 0;
}
本程序能通过编译，可正常运行，运行结果同第2题。通过此题，可以看到怎样正确引用基类中的私有成员。
3．将《C++?面向对象程序设计（第4版）》中例5.3的程序修改、补充，写成一个完整、正确的程序，用保护继承方式。在程序中应包括输入数据的函数。
【解】 根据题意，写出程序如下：
#include<iostream>
using namespace std;
class Student //声明基类
{public: //基类公用成员
void get_value();
void display();
protected : //基类保护成员
int num;
char name[10];
char sex;
};
void Student::get_value()
{cin>>num>>name>>sex;}
void Student::display()
{cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;
}
class Student1: protected Student //声明一个保护派生类
{public:
void get_value_1();
void display1();
private:
int age;
char addr[30];
};
void Student1::get_value_1()
{get_value();
cin>>age>>addr;
}
void Student1::display1()
{cout<<"num:"<<num<<endl; //引用基类的保护成员
cout<<"name:"<<name<<endl; //引用基类的保护成员
cout<<"sex:"<<sex<<endl; //引用基类的保护成员
cout<<"age:"<<age<<endl; //引用派生类的私有成员
cout<<"address:"<<addr<<endl; //引用派生类的私有成员
}
int main()
{Student1 stud1; //stud1是派生类student1类的对象
stud1.get_value_1(); //调用派生类对象stud1的公用成员函数
stud1.display1(); //调用派生类对象stud1的公用成员函数
return 0;
}
本程序能通过编译，可正常运行，运行结果同第2题。
4．修改《C++?面向对象程序设计（第4版）》中例5.3的程序，改为用公用继承方式。上机调试程序，使之能正确运行并得到正确的结果。对这两种继承方式作比较分析，考虑在什么情况下二者不能互相代替。
【解】 根据题意，写出程序如下：
#include<iostream>
using namespace std;
class Student //声明基类
{public: //基类公用成员
void get_value();
void display();
protected: //基类保护成员
int num;
char name[10];
char sex;
};
void Student::get_value()
{cin>>num>>name>>sex;}
void Student::display()
{cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;
}
class Student1:public Student //声明一个公用派生类
{public:
void get_value_1();
void display1();
private:
int age;
char addr[30];
};
void Student1::get_value_1()
{get_value();
cin>>age>>addr;
}
void Student1::display1()
{cout<<"num:"<<num<<endl; //引用基类的保护成员，合法
cout<<"name:"<<name<<endl; //引用基类的保护成员，合法
cout<<"sex:"<<sex<<endl; //引用基类的保护成员，合法
cout<<"age:"<<age<<endl; //引用派生类的私有成员，合法
cout<<"address:"<<addr<<endl; //引用派生类的私有成员，合法
}
int main()
{Student1 stud1; //stud1是派生类student1类的对象
stud1.get_value_1(); //调用派生类对象stud1的公用成员函数get_value_1
stud1.display1(); //调用派生类对象stud1的公用成员函数display1
return 0;
}
本程序能通过编译，可正常运行，运行结果同第2题。
将此程序与第3题比较，只有在定义派生类时采用继承方式不同（在本题中用公用继承方式代替了第3题的保护继承方式），其他部分完全相同，运行结果也完全相同。但千万不要得出错误的结论，以为在任何情况下二者可以互相替换。要作具体分析。
对两个程序的执行过程作比较，见表5.1。
??表 5.1
内 容
第3题的程序（保护继承）
本题（公用继承）
（1）stud2.get_value_2(?);
调用派生类公用成员函数
调用派生类公用成员函数
（2）在stud2.get_value_2函数中调用基类get_value函数
get_value函数在派生类中是保护成员函数
get_value函数在派生类中是公用成员函数
（3）get_value函数引用num等
num等为保护成员，可以引用
num等为保护成员，可以引用
（4）stud2.display(?);
调用派生类公用成员函数
调用派生类公用成员函数
（5）在stud2.display函数中引用num,name,sex
num,name,sex是保护成员
num,name,sex是保护成员
（6）在stud2.display函数中引用age,addr
age,addr是保护成员
age,addr是保护成员
可以看到，两者只有第2点是不同的，在保护继承时， get_value函数在派生类中是保护成员函数，而在公用继承时，它在派生类中是公用成员函数，但都可以被派生类的成员函数调用，效果相同，因此，两者的执行过程是相同的，运行结果也当然相同。
但是如果把程序修改如下（程序2）：
#include<iostream>
using namespace std;
class Student //声明基类
{public: //基类公用成员
void get_value();
void display();
protected: //基类保护成员
int num;
char name[10];
char sex;
};
void Student::get_value() //函数的作用是输入3个数据
{cin>>num>>name>>sex;}
void Student::display() //函数的作用是输出3个数据
{cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl;
}
class Student1:protected Student //声明一个保护派生类
{public:
void get_value_1();
void display1();
private:
int age;
char addr[30];
};
void Student1::get_value_1() //函数的作用是输入两个数据
{cin>>age>>addr;}
void Student1::display1() //函数的作用是输出两个数据
{cout<<"age:"<<age<<endl;
cout<<"address:"<<addr<<endl;
}
int main()
{Student1 stud1; //stud1是派生类student1类的对象
Stud1.get_value(); //出错！调用派生类对象stud1的保护函数
Stud1.get_value_1(); //正确！调用派生类对象stud1的公用成员函数
Stud1.display(); //出错！调用派生类对象stud1的保护函数
Stud1.display1(); //正确！调用派生类对象stud1的公用成员函数
return 0;
}
在定义派生类Student1时声明为公用继承，程序能通过编译，正常运行。但如果改为保护继承，则编译时出错。对程序1和程序2的分析见表5.2。
??表 5.2
内 容
程序1（公用继承）
程序2（保护继承）
stud1.get_value(?);
调用基类的公用函数get_value，它在派生类中仍为公用函数
调用基类的公用函数get_value，它在派生类中为保护函数
stud1.display(?);
调用基类的公用函数display，它在派生类中仍为公用函数
调用基类的公用函数display，它在派生类中为保护函数
get_value和display函数是基类的公用函数，在公用继承时，它在派生类中仍为公用函数，可以在类外通过对象名来调用它，但在保护继承时，它在派生类中为保护函数，可以被派生类的成员函数调用，但不能被派生类外通过对象名调用。因此编译出错。
不同的继承方式使派生类的成员具有不同的特性，会对程序的执行产生不同的影响。在一般情况下，用public和用protected声明继承方式是不等价的。应当仔细分析程序，作出判断。
5．有以下程序结构，请分析访问属性。
class A //A为基类
{public:
void f1();
int i;
protected:
void f2();
int j;
private:
int k;
};
class B: public A //B为A的公用派生类
{public:
void f3();
protected:
int m;
private:
int n;
};
class C: public B //C为B的公用派生类
{public:
void f4();
private:
int p;
};
int main()
{A a1; //a1是基类A的对象
B b1; //b1是派生类B的对象
C c1; //c1是派生类C的对象
return 0;
}
请问：
（1）在main函数中能否用b1.i，b1.j和b1.k引用派生类B对象b1中基类A的 成员？
（2）派生类B中的成员函数能否调用基类A中的成员函数f?1和f?2？
（3）派生类B中的成员函数能否引用基类A中的数据成员i，j，k？
（4）能否在main函数中用c1.i，c1.j，c1.k，c1.m，c1.n，c1.p引用基类A的成员i，j，k，派生类B的成员m，n，以及派生类C的成员p？
（5）能否在main函数中用c1.f?1( )，c1.f?2( )，c1.f?3( )和c1.f?4( )调用f?1，f?2，f?3，f?4成员函数？
（6）派生类C的成员函数f?4能否调用基类A中的成员函数f?1，f?2和派生类中的成员函数f?3？
【解】
（1）可以用b1.i引用对象b1中的基类A的成员i，因为它是公用数据成员。
不能用b1.j引用对象b1中的基类A的成员j，因为它是保护数据成员，在类外不能访问。
不能用b1.k引用对象b1中的基类A的成员k，因为它是私有数据成员，在类外不能访问。
（2）可以调用基类A中的成员函数f1和f?2，因为f1是公用成员函数，f?2是保护成员函数，B对A是公有继承方式，因此它们在派生类中仍然保持原有的访问权限，可以被派生类的成员函数访问。
（3）可以引用基类A中的数据成员i和j，因为它们在派生类中是公用成员和保护成员，可以被派生类的成员函数访问。不可以引用基类A中的数据成员k，它在派生类中是不可访问的成员。
（4）可以用c1.i引用对象c1中基类A的成员i，不能用c1.j，c1.k引用基类A的成员j和k，因为它们是保护成员和私有成员，不能被类外访问。也不能访问c1中派生类B的成员m，n，它们也是保护成员和私有成员，不能被类外访问。也不能访问派生类对象c1中的私有成员p。
（5）可以调用成员函数f1，f?3，f4，它们是公用成员函数。不能调用成员函数f?2，因为它是保护成员函数。
（6）可以，f1，f?3是公用成员函数，f?2是保护成员函数，都可以被派生类C的成员函数调用。
6．有以下程序结构，请分析所有成员在各类的范围内的访问权限。
class A //基类
{public:
void f1();
protected:
void f2();
private:
int i;
};
class B:public A //B为A的公用派生类
{public:
void f3();
int k;
private:
int m;
};
class C:protected B //C为B的保护派生类
{public:
void f4();
protected:
int n;
private:
int p;
};
class D:private C //D为C的私有派生类
{public:
void f5();
protected:
int q;
private:
int r;
};
void main()
{ A a1; //a1是基类A的对象
B b1; //b1是派生类B的对象
C c1; //c1是派生类C的对象
D d1; //d1是派生类D的对象
}
【解】 各成员在各类的范围内的访问权限如表5.3所示。
??表 5.3
类的范围
f1
f2
i
f3
k
m
f4
n
p
f5
q
r
基类A
公用
保护
私有
公用派生
类B
公用
保护
不可访问
公用
公用
私有
保护派生
类C
保护
保护
不可访问
保护
保护
不可
访问
公用
保护
私有
私有派生
类D
私有
私有
不可访问
私有
私有
不可
访问
私有
私有
不可
访问
公用
保护
私有
根据以上的分析，可以知道：
（1）在派生类外，可以通过对象调用f?5函数，如d1.f?5(?)。其他成员均不能访问。
（2）派生类D的成员函数f?5可以访问基类A的成员f?1和f?2，派生类B的成员f?3和k，派生类C的成员f4和n，派生类D的成员q和r。
（3）派生类C的成员函数f4可以访问基类A的成员f?1和f?2，派生类B的成员f?3和k，派生类C的成员n和p。
（4）派生类B的成员函数f?3可以访问基类A的成员f?1和f?2，派生类B的成员k 和m。
（5）基类A的成员函数f?1可以访问基类A的成员f?2和i。