Уровни доступа при наследовании

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по C++ на Coddy — урок 49 из 104.

Тип наследования, который вы выбираете, влияет на то, как члены базового класса доступны в производном классе. C++ предлагает три варианта: public, protected и private наследование.

Вот как каждый тип изменяет доступ к членам:

Член Base	public наследование	protected наследование	private наследование
public	public	protected	private
protected	protected	protected	private
private	inaccessible	inaccessible	inaccessible

class Base {
public:
    int pub;
protected:
    int prot;
private:
    int priv;
};

class PublicDerived : public Base {
    // pub является public, prot является protected, priv недоступен
};

class ProtectedDerived : protected Base {
    // pub является protected, prot является protected, priv недоступен
};

class PrivateDerived : private Base {
    // pub является private, prot является private, priv недоступен
};

Public inheritance моделирует отношения «is-a» (является) и встречается чаще всего. Dog является Animal, поэтому внешний код может относиться к нему как к Animal.

Protected и private inheritance моделируют отношения «реализовано с помощью». Они скрывают интерфейс класса Base от внешнего кода, что полезно, когда вы хотите повторно использовать реализацию, не раскрывая отношение inheritance. При private inheritance даже дальнейшие derived классы теряют access к исходным членам Base.

Задание

Легко

Давайте разберем, как различные типы наследования влияют на доступность членов, создав простую иерархию устройств. Вы создадите базовый класс Device и три производных класса, каждый из которых использует свой тип наследования, чтобы на практике увидеть, как публичное (public), защищенное (protected) и приватное (private) наследование преобразуют доступ к членам.

Вы организуете свой код в двух файлах:

Device.h: Определите базовый класс Device с тремя членами на разных уровнях доступа:
- Публичный std::string model
- Защищенный int serialNumber
- Приватный int internalCode (по умолчанию равен 999)
- Публичный метод showModel(), который выводит: Model: <model>
Затем создайте три производных класса, каждый из которых наследуется от Device с использованием разных типов наследования:
- PublicDevice, использующий публичное наследование (public) — добавьте метод displaySerial(), который выводит: Serial: <serialNumber>
- ProtectedDevice, использующий защищенное наследование (protected) — добавьте метод displaySerial(), который выводит: Serial: <serialNumber>
- PrivateDevice, использующий приватное наследование (private) — добавьте метод displaySerial(), который выводит: Serial: <serialNumber>
Каждый производный класс должен иметь конструктор, принимающий название модели и серийный номер, передающий модель в базовый класс и устанавливающий серийный номер.
main.cpp: Считайте два входных значения (каждое с отдельной строки):
1. Название модели (строка)
2. Серийный номер (целое число)
Создайте по одному объекту каждого производного типа с одинаковыми входными значениями. Затем продемонстрируйте различия в доступе:

Для PublicDevice:
- Вызовите showModel() напрямую для объекта (работает, так как публичное наследование сохраняет его публичным)
- Обратитесь к model напрямую и выведите: Direct model access: <model>
- Вызовите displaySerial()
Для ProtectedDevice и PrivateDevice:
- Вызовите только displaySerial() (унаследованные showModel() и model больше недоступны извне как публичные члены)
Формат вывода:
```
--- PublicDevice ---
Model: <model>
Direct model access: <model>
Serial: <serial>
--- ProtectedDevice ---
Serial: <serial>
--- PrivateDevice ---
Serial: <serial>
```

Например, для входных данных Laptop и 12345:

--- PublicDevice ---
Model: Laptop
Direct model access: Laptop
Serial: 12345
--- ProtectedDevice ---
Serial: 12345
--- PrivateDevice ---
Serial: 12345

Обратите внимание, что только PublicDevice предоставляет внешний доступ к унаследованным публичным членам. Другие типы наследования скрывают интерфейс базового класса от внешнего кода, но производные классы всё еще могут обращаться к защищенным членам изнутри через свои собственные методы.

Попробуйте сами

#include <iostream>
#include <string>
#include "Device.h"

using namespace std;

int main() {
    // Прочитать ввод
    string modelName;
    int serialNum;
    
    getline(cin, modelName);
    cin >> serialNum;
    
    // TODO: Создайте объекты каждого производного типа с входными значениями
    // PublicDevice pubDev(modelName, serialNum);
    // ProtectedDevice protDev(modelName, serialNum);
    // PrivateDevice privDev(modelName, serialNum);
    
    // TODO: Demonstrate PublicDevice access
    cout << "--- PublicDevice ---" << endl;
    // - Вызовите showModel() напрямую у объекта
    // - Access model directly and print: Direct model access: <model>
    // - Вызовите displaySerial()
    
    // TODO: Demonstrate ProtectedDevice access
    cout << "--- ProtectedDevice ---" << endl;
    // - Вызовите только displaySerial() (showModel и model не доступны публично)
    
    // TODO: Demonstrate PrivateDevice access
    cout << "--- PrivateDevice ---" << endl;
    // - Вызовите только displaySerial() (showModel и model не доступны публично)
    
    return 0;
}