Область видимости класса и наследование
У каждого класса есть собственная область видимости, в которой определены имена членов и вложенные типы (см. разделы 13.9 и 13.10). При наследовании область видимости производного класса вкладывается в область видимости непосредственного базового. Если имя не удается разрешить в области видимости производного класса, то поиск определения продолжается в области видимости базового.
Именно эта иерархическая вложенность областей видимости классов при наследовании и делает возможным обращение к именам членов базового класса так, как если бы они были членами производного. Рассмотрим сначала несколько примеров одиночного наследования, а затем перейдем к множественному. Предположим, есть упрощенное определение класса ZooAnimal:
class ZooAnimal {
public:
ostream &print( ostream& ) const;
// сделаны открытыми только ради демонстрации разных случаев
string is_a;
int ival;
private:
double dval;
};
и упрощенное определение производного класса Bear:
class Bear : public ZooAnimal {
public:
ostream &print( ostream& ) const;
// сделаны открытыми только ради демонстрации разных случаев
string name;
int ival;
};
Когда мы пишем:
Bear bear;
bear.is_a;
то имя разрешается следующим образом:
Хотя к членам базового класса можно обращаться напрямую, как к членам производного, они сохраняют свою принадлежность к базовому классу. Как правило, не имеет значения, в каком именно классе определено имя. Но это становится важным, если в базовом и производном классах есть одноименные члены. Например, когда мы пишем:
bear.ival;
ival – это член класса Bear, найденный на первом шаге описанного выше процесса разрешения имени.
Иными словами, член производного класса, имеющий то же имя, что и член базового, маскирует последний. Чтобы обратиться к члену базового класса, необходимо квалифицировать его имя с помощью оператора разрешения области видимости:
bear.ZooAnimal::ival;
Тем самым мы говорим компилятору, что объявление ival следует искать в области видимости класса ZooAnimal.
Проиллюстрируем использование оператора разрешения области видимости на несколько абсурдном примере (надеемся, вы никогда не напишете чего-либо подобного в реальном коде):
int ival;
int Bear::mumble( int ival )
{
return ival + // обращение к параметру
::ival + // обращение к глобальному объекту
ZooAnimal::ival +
Bear::ival;
}
Неквалифицированное обращение к ival разрешается в пользу формального параметра. (Если бы переменная ival не была определена внутри mumble(), то имел бы место доступ к члену класса Bear. Если бы ival не была определена и в Bear, то подразумевался бы член ZooAnimal. А если бы ival не было и там, то речь шла бы о глобальном объекте.)
Разрешение имени члена класса всегда предшествует выяснению того, является ли обращение к нему корректным. На первый взгляд, это противоречит интуиции. Например, изменим реализацию mumble():
int dval;
int Bear::mumble( int ival )
{
// ошибка: разрешается в пользу закрытого члена ZooAnimal::dval
return ival + dval;
}
Можно возразить, что алгоритм разрешения должен остановиться на первом допустимом в данном контексте имени, а не на первом найденном. Однако в приведенном примере алгоритм разрешения выполняется следующим образом:
(a) Определено ли dval в локальной области видимости функции-члена класса Bear? Нет.
(b) Определено ли dval в области видимости Bear? Нет.
(c) Определено ли dval в области видимости ZooAnimal? Да. Обращение разрешается в пользу этого имени.
После того как имя разрешено, компилятор проверяет, возможен ли доступ к нему. В данном случае нет: dval является закрытым членом, и прямое обращение к нему из mumble() запрещено. Правильное (и, возможно, имевшееся в виду) разрешение требует явного употребления оператора разрешения области видимости:
return ival + ::dval; // правильно
Почему же имя члена разрешается перед проверкой уровня доступа? Чтобы предотвратить тонкие изменения семантики программы в связи с совершенно независимым, казалось бы, изменением уровня доступа к члену. Рассмотрим, например, такой вызов:
int dval;
int Bear::mumble( int ival )
{
foo( dval );
// ...
}
Если бы функция foo() была перегруженной, то перемещение члена ZooAnimal::dval из закрытой секции в защищенную вполне могло бы изменить всю последовательность вызовов внутри mumble(), а разработчик об этом даже и не подозревал бы.
Если в базовом и производном классах есть функции-члены с одинаковыми именами и сигнатурами, то их поведение такое же, как и поведение данных-членов: член производного класса лексически скрывает в своей области видимости член базового. Для вызова члена базового класса необходимо применить оператор разрешения области видимости:
ostream& Bear::print( ostream &os) const
{
// вызывается ZooAnimal::print(os)
ZooAnimal::print( os );
os << name;
return os;
}
