Наследование

Что такое наследование?
Наследование – отношение между двумя классами (предком и потомком),когда объект-потомок повторяет элементы структуры и поведения предка.
Наследование призвано отображать иерархичность реального мира:
Класс 1
Класс 5 (потомок классов 1 и 3)
Класс 4 (потомок классов 1 и 3)
Класс 3 (потомок класса 1)
Класс 2 (потомок класса 1)

Пример иерархии понятий

Реализация наследования в ООП
В объектно-ориентированном программировании наследование реализуется с помощью возможности порождать один класс от другого, передавая порождаемому (производному) классу от класса-предка (базового класса) все поля и методы и добавляя, при необходимости, новые поля и методы.
В языке C++ для класса может существовать несколько непосредственных предков (родителей)

Возможности наследования
Добавлять в производном классе данные, которые представляет базовый класс
Дополнять в производном классе функциональные возможности базового класса
Модифицировать в производном классе методы базового класса
НЕЛЬЗЯ:
Модифицировать в производном классе данные, представленные базовым классом (сохранив их идентификаторы)

Пример передачи полей и методов при наследовании

Пример передачи полей и методов при наследовании

Спецификатор доступа protected
Для того, чтобы организовать эффективную работу для программистов – авторов классов-потомков, введен специальный спецификатор доступа protected.
Полный список спецификаторов доступа:
private: - члены класса, доступные только разработчикам класса (т.е. только при реализации методов этого класса)
public: - члены класса, доступные как разработчикам, так и пользователям класса
protected: - члены класса, доступные разработчикам класса и разработчикам классов-потомков

Реализация наследования
class имяклассанаследника :
private | public | protected // ключидоступа
базовыйкласс
{телокласса};

Переопределение и перегрузка
Переопределение метода – ситуация, когда в классе-потомке определяется метод с таким же названием и набором параметров, как и у предка. Для предка и потомка работают разные методы:
Перегрузка – определение в одном и том же классе нескольких методов с различным набором параметров

Пример наследования: точка в трёхмерном пространстве
class Point3D: public Point2D{
private:
double z;
public:
Point3D(double=0, double=0, double=0);
double GetZ() const;
void SetZ(double az);
double Module() const;
…
};

Реализация класса Point3D
Point3D::Point3D(double ax, double ay, double az):
Point2D(ax, ay), z(az){}
double Point3D::GetZ() const { return z; }
void Point3D::SetZ(double az) {z = az;}
double Point3D:: Module() const
{ return sqrt(x*x + y*y + z*z); }
// не будет компилироваться из-за запрета
// на доступ к x и y, если эти поля не объявлены
// со спецификатором protected
// Правильный вариант:
double Point3D::Module() const {
double x = GetX(), y = GetY();
return sqrt(x*x + y*y + z*z);
)

Доступ к методам предка
double Point3D::GetRo () const {
return Point2D::Module();
}
Для доступа к методам предка, переопределённым в классе-потомке, используется операция ::
Пример: получить координату ρ для цилиндрической системы координат (ρ, φ, z)

Особенности реализации наследования
Конструкторы не наследуются;
Деструктор не наследуется;
Переопределённая операция присваивания не наследуется;
Нет класса – прародителя всех классов.

Соответствие и преобразование типов при наследовании
В левой части операции присваивания может стоять предок, а в правой – потомок (но не наоборот!)
В левой части операции присваивания может стоять указатель на предка, а в правой – указатель на потомка (но не наоборот!)
С помощью операции new можно указателю на предка присвоить адрес памяти, выделенной потомку (но не наоборот);
Если формальный параметр функции – предок (указатель или ссылка), то фактическим параметром может быть потомок (указатель или ссылка).

Соответствие и преобразование типов при наследовании (примеры)
Point2D p(3,7);
Point2D* cp;
Point3D q(2, 9, 4);
Point3D* cq;
p = q; // можно
q = p; // нельзя
сp = сq; // можно
сq = сp; // нельзя
сp = new Point3D(); // можно
сq = new Point2D(); // нельзя