C++ Bài 4.3: Quan hệ giữa các lớp

Các hàm bạn bè (từ khoá friend)

Trong bài trước chúng ta đã được biết rằng có ba mức bảo vệ khác nhau đối với các thành viên trong một lớp: public, protected và private. Đối với các thành viên protected và private, chúng không thể được truy xuất ở bên ngoài lớp mà chúng được khai báo. Tuy nhiên cái gì cũng có ngoại lệ, bằng cách sử dụng từ khoá friend trong một lớp chúng ta có thể cho phép một hàm bên ngoài truy xuất vào các thành viên protected và private trong một lớp.

Để có thể cho phép một hàm bên ngoài truy xuất vào các thành viên private và protected của một lớp chúng ta phải khai báo mẫu hàm đó với từ khoá friend bên trong phần khai báo của lớp. Trong ví dụ sau chúng ta khai báo hàm bạn bè duplicate:

// friend functions #include class CRectangle { int width, height; public: void set_values (int, int); int area (void) {return (width * height);} friend CRectangle duplicate (CRectangle); }; void CRectangle::set_values (int a, int b) { width = a; height = b; } CRectangle duplicate (CRectangle rectparam) { CRectangle rectres; rectres.width = rectparam.width*2; rectres.height = rectparam.height*2; return (rectres); } int main () { CRectangle rect, rectb; rect.set_values (2,3); rectb = duplicate (rect); cout <<>

24

Ở bên trong hàm duplicate, chúng ta có thể truy xuất vào các thành viên width và height của các đối tượng khác nhau thuộc lớp CRectangle. Hãy chú ý rằng duplicate() không phải là thành viên của lớp CRectangle.

Nói chung việc sử dụng các hàm bạn bè không nằm trong phương thức lập trình hướng đối tượng, vì vậy tốt hơn là hãy sử dụng các thành viên của lớp bất cứ khi nào có thể. Như ở trong ví dụ trước, chúng ta hoàn toàn có thể tích hợp duplicate() vào bên trong lớp.

Các lớp bạn bè (friend)

Ngoài việc có thể khai báo các hàm bạn bè, chúng ta cũng có thể định nghĩa một lớp là bạn của một lớp khác. Việc này sẽ cho phép lớp thứ hai có thể truy xuất vào các thành viên protected and private của lớp thứ nhất:

// friend class #include class CSquare; class CRectangle { int width, height; public: int area (void) {return (width * height);} void convert (CSquare a); }; class CSquare { private: int side; public: void set_side (int a) {side=a;} friend class CRectangle; }; void CRectangle::convert (CSquare a) { width = a.side; height = a.side; } int main () { CSquare sqr; CRectangle rect; sqr.set_side(4); rect.convert(sqr); cout <<>

16

Trong ví dụ này chúng ta đã khai báo CRectangle là bạn của CSquare nên CRectangle có thể truy xuất vào các thành viên protected and private của CSquare, cụ thể hơn là CSquare::side, biến định nghĩa kích thước của hình vuông.

Bạn có thể thấy một điều mới lạ trong chương trình, đó là phần khai báo mẫu rỗng của lớp CSquare, điều này là cần thiết vì bên trong phần khai báo của CRectangle chúng ta tham chiếu đến CSquare (như là một tham số trong convert()). Phần định nghĩa đầy đủ của CSquare được viết ở sau.

Chú ý rằng tình bạn giữa hai lớp có thể không như nhau nếu chúng ta không chỉ định. Trong ví dụ này CRectangle được coi là bạn của CSquare nhưng đối với CRectangle thì không. Bởi vậy CRectangle có thể truy xuất vào các thành viên protected và private của CSquare nhưng điều ngược lại là không đúng. Tuy nhiên chẳng có gì cấm đoán chúng ta khai báo CSquare là bạn của CRectangle.

Sự thừa kế giữa các lớp

Một trong những tính năng quan trọng của lớp là sự thừa kế. Nó cho phép chúng ta tạo một đối tượng xuất pháp từ một đối tượng khác. Ví dụ, giả sử chúng ta muốn khai báo một loạt các lớp mô tả các đa giác như là CRectangle hay CTriangle. Cả hai đều có những đặc tính chung, ví dụ như là chiều cao và đáy.

Điều này có thể được biểu diễn bằng lớp CPolygon mà từ đó chúng ta có thể thừa kế hai lớp, đó là CRectangle và CTriangle.

Lớp CPolygon sẽ chứa các thành viên chung đối với mọi đa giác. Trong trường hợp của chúng ta: chiều rộng và chiều cao.

Các lớp xuất phát từ các lớp khác được thừa hưởng tất cả các thành viên nhìn thấy được của lớp. Điều này có nghĩa là một lớp cơ sở có thành viên A và chúng ta tạo thêm một lớp xuất phát từ nó với một thành viên mới là B, lớp được thừa kế sẽ có cả A và B.

Để có thể thừa kế một lớp từ một lớp khác, chúng ta sử dụng toán tử : (dấu hai chấm ) trong phần khai báo của lớp con:

class derived_class_name: public base_class_name;

trong đó derived_class_name là tên của lớp con (lớp được thừa kế) và base_class_name là tên của lớp cơ sở. public có thể được thay thế bởi protected hoặc private, nó xác định quyền truy xuất đối với các thành viên được thừa kế như chúng ta sẽ thấy ở ví dụ này:

// derived classes #include class CPolygon { protected: int width, height; public: void set_values (int a, int b) { width=a; height=b;} }; class CRectangle: public CPolygon { public: int area (void) { return (width * height); } }; class CTriangle: public CPolygon { public: int area (void) { return (width * height / 2); } }; int main () { CRectangle rect; CTriangle trgl; rect.set_values (4,5); trgl.set_values (4,5); cout <<>

20 10

Như bạn có thể thấy, các đối tượng của lớp CRectangle và CTriangle chứa tất cả các thành viên của CPolygon, đó là width, height và set_values().

Từ khoá protected tương tự với private, sự khác biệt duy nhất chỉ xảy ra khi thừa kế các lớp. Khi chúng ta thừa kế một lớp, các thành viên protected của lớp cơ sở có thể được dùng bởi các thành viên khác của lớp được thừa kế còn các thành viên private thì không. Vì chúng ta muốn rằng width và height có thể được tính toán bởi các thành viên của các lớp được thừa kế CRectangle và CTriangle chứ không chỉ bởi các thành viên của CPolygon, chúng ta đã sử dụng từ khoá protected thay vì private.

Chúng ta có thể tổng kết lại các kiểu truy xuất khác nhau tuỳ theo ai truy xuất chúng:

Truy xuất	public	protected	private
Các thành viên trong cùng lớp	có	có	có
Các thành viên của các lớp thừa kế	có	có	không
Không phải là thành viên	có	không	không

trong đó "không phải là thành viên" đại diện cho bất kì sự tham chiếu nào từ bên ngoài lớp, ví dụ như là từ main(), từ một lớp khác hay từ bất kì hàm nào.

Trong ví dụ của chúng ta, các thành viên được thừa kế bởi CRectangle và CTriangle cũng tuân theo các quyền truy xuất như đối với lớp cơ sở CPolygon:

CPolygon::width           // protected access
CRectangle::width         // protected access

CPolygon::set_values()    // public access
CRectangle::set_values()  // public access

Có điều này vì chúng ta đã thừa kế một lớp từ một lớp khác với quyền truy xuất public, hãy nhớ:

class CRectangle: public CPolygon;

từ khoá public đại diện cho mức độ bảo về tối thiểu mà các thành viên được thừa kế của lớp cơ sở (CPolygon) phải có được trong lớp mới (CRectangle). Mức độ này đối với các thành viên được thừa kế có thể được thay đổi nếu thay vì dùng public chúng ta sử dụng protected hay private, ví dụ, giả sử rằng daughter là một lớp được thừa kế từ mother, chúng định nghĩa như thế này:

class daughter: protected mother;

điều này sẽ thiết lập protected là mức độ truy xuất tối thiểu cho các thành viên của daughter được thừa kế từ lớp cơ sở. Có nghĩa là tất cả các thành viên public trong mother sẽ trở thành protected trong daughter. Tất nhiên, điều này không cản trở daughter có thể có các thành viên public của riêng nó. Mức độ tối thiểu này chỉ áp dụng cho các thành viên được thừa kế từ mother.

Nếu không có mức truy xuất nào được chỉ định, private được dùng với các lớp được tạo ra với từ khoá class còn public được dùng với các cấu trúc.

Những gì được thừa kế từ lớp cơ sở?

Về nguyên tắc tất cả các thành viên của lớp đều được thừa kế trừ:

• Constructor và destructor
• Thành viên operator=()
• Bạn bè

Mặc dù constructor và destructor của lớp cơ sở không được thừa kế, constructor mặc định (constructor không có tham số) và destructor của lớp cơ sở luôn luôn được gọi khi một đối tượng của lớp được thừa kế được tạo lập hay phá huỷ.

Nếu lớp cơ sở không có constructor mặc định hay bạn muốn một constructor đã quá tải được gọi khi một đối tượng mới của lớp được thừa kế được tạo lập, bạn có thể chỉ định nó ở mỗi định nghĩa của constructor trong lớp được thừa kế:

derived_class_name (parameters) : base_class_name (parameters) {}

Ví dụ:

// constructors and derivated classes #include class mother { public: mother () { cout << "mother: no parameters\n"; } mother (int a) { cout << "mother: int parameter\n"; } }; class daughter : public mother { public: daughter (int a) { cout << "daughter: int parameter\n\n"; } }; class son : public mother { public: son (int a) : mother (a) { cout << "son: int parameter\n\n"; } }; int main () { daughter cynthia (1); son daniel(1); return 0; }

mother: no parameters daughter: int parameter mother: int parameter son: int parameter

Hãy quan sát sự khác biệt giữa việc constructor của mother được gọi khi khi một đối tượng daughter mới được tạo lập và khi một đối tượng son được tạo lập. Sở dĩ có sự khác biệt này là do phần khai báo constructor của daughter và son:

daughter (int a)          // không có gì được chỉ định: gọi constructor mặc định
son (int a) : mother (a)  // constructor được chỉ định: gọi cái này

Đa thừa kế

Trong C++ chúng ta có thể tạo lập một lớp thừa kế các trường và các phương thức từ nhiều hơn một lớp. Điều này có thể thực hiện bằng cách tách các lớp cơ sở khác nhau bằng dấu phẩy trong phần khai báo của lớp được thừa kế. Ví dụ, nếu chúng ta có một lớp dùng để in ra màn hình (COutput) và chúng ta muốn các lớp của chúng ta CRectangle và CTriangle cũng thừa kế các thành viên của nó cùng với các thành viên của CPolygon, chúng ta có thể viết:

class CRectangle: public CPolygon, public COutput {
class CTriangle: public CPolygon, public COutput {

Đây là ví dụ đầy đủ:

// đa thừa kế #include class CPolygon { protected: int width, height; public: void set_values (int a, int b) { width=a; height=b;} }; class COutput { public: void output (int i); }; void COutput::output (int i) { cout <<>

20 10