объемлющему классу. Вложенный класс находится в области видимости
объемлющего класса. Если не считать явного использования указателей,
ссылок или имен объектов, то в описаниях вложенного класса допустимы
только имена типов, статических членов и элементов перечисления
из объемлющего класса.
int x;
int y;
class enclose {
public:
int x;
static int s;
class inner {
void f(int i)
{
x = i; // ошибка: присваивание enclose::x
s = i; // нормально: присваивание enclose ::s
::x = i; // нормально: присваивание глобальному x
y = i; // нормально: присваивание глобальному y
}
void g(enclose* p, int i)
{
p->x = i; // нормально: присваивание enclose ::x
}
};
};
inner* p = 0; // ошибка: `inner' вне области видимости
Функции-члены вложенного класса не имеют особых прав доступа к членам
объемлющего класса, они подчиняются обычным правилам доступа ($$R.11).
Аналогично, функции-члены объемлющего класса не имеют особых прав
доступа к членам вложенного класса и подчиняются обычным правилам
доступа, например:
class E {
int x;
class I {
int y;
void f(E* p, int i)
{
p->x = i; // ошибка: E::x частный член
}
};
int g(I* p)
{
return p->y; // ошибка: I::y частный член
}
};
Функции-члены и представляющие данные, статические члены из вложенного
класса можно определить в глобальной области видимости, например:
class enclose {
class inner {
static int x;
void f(int i);
};
};
typedef enclose::inner ei;
int ei::x = 1;
void enclose::inner::f(int i) { /* ... */ }
Подобно функции-члену дружественная функция, определенная в данном
классе, находится в области видимости этого класса. Она подчиняется
тем же правилам связывания имен, что и функции-члены (они указаны выше
и в $$R.10.4), и не имеет так же как они особых прав доступа к
членам объемлющего класса и к локальным переменным функций этого
класса ($$R.11).
Класс можно описать в определении функции, такой класс называется
локальным. Имя локального класса считается локальным в объемлющей
области видимости, а областью видимости локального класса является
объемлющая область видимости. В описаниях локального класса из
объемлющей области видимости можно использовать только имена типов,
статических переменных, внешних переменных и функций, а также
элементы перечисления. Приведем пример:
int x;
void f()
{
static int s;
int x;
extern int g();
struct local {
int h() { return x; } // ошибка: `x' автоматическая
int j() { return s; } // нормально
int k() { return ::x; } // нормально
int l() { return g(); } // нормально
}
}
Объемлющая функция не имеет особых прав доступа к членам локального
класса, она подчиняется обычным правилам доступа ($$R.11).
Функцию-член локального класса следует определять в определении этого
класса. Локальный класс не может иметь статических членов,
представляющих данные.
Имена типов подчиняются точно таким же правилам областей видимости,
как и другие имена. В частности, имена типов, определенные в описании
класса, нельзя использовать вне этого класса без уточнения, например:
class X {
public:
typedef int I;
class Y { /* ... */ }
I a;
};
I b; // ошибка
Y c; // ошибка
X::Y d; // ошибка
Следующее положение ограничивает зависимость от контекста правил
описания членов класса, а так же правила переноса тела функций,
являющихся подстановками. После использования в описании класса
имя константы, имя-класса или имя-typedef не может переопределяться в
описании этого класса. Имя, не являющееся именем-класса или именем-typedef
не может быть определено в описании класса как имя-класса или имя-typedef,
если оно уже использовалось иначе в описании этого класса.
Рассмотрим пример:
typedef int c;
enum { i = 1 };
class X {
char v[i];
int f() { return sizeof(c); }
char c; // ошибка: имя typedef
// переопределяется после использования
enum { i = 2 }; // ошибка: `i' переопределяется после
// использования в задании типа `char[i]'
};
typedef char* T;
struct Y {
T a;
typedef long T; // ошибка: имя T уже использовано
T b;
};
В описании класса можно указать список базовых классов с помощью
следующих конструкций:
спец-базовых:
: список-базовых
список-базовых:
спецификация-базовых
список-базовых , спецификация-базовых
спецификация-базовых:
полное-имя-класса
virtual спецификация-доступа opt полное-имя-класса
спецификация-доступа virtual opt полное-имя-класса
спецификация-доступа:
private
protected
public
Конструкция имя-класса в спецификации-базовых должна обозначать
ранее описанный класс ($$R.9), который называется базовым по
отношению к определяемому классу. Говорят, что класс является
производным от своих базовых классов. Назначение конструкции
спецификация-доступа объясняется в $$R.11. К членам базового класса,
если только они не переопределены в производном классе, можно обращаться
так, как будто они являются членами производного класса. Говорят,
что производный класс наследует члены базового класса. С помощью
операции разрешения области видимости :: ($$R.5.1) к члену базового
класса можно обращаться явно. Такое обращение возможно и в том случае,
когда имя члена базового класса переопределено в производном классе.
Производный класс сам может выступать как базовый при контроле
доступа, см. $$R.11.2. Указатель на производный класс может неявно
преобразовываться в указатель на однозначно определенный и доступный
базовый класс ($$R.4.6). Ссылка на производный класс может неявно
преобразовываться в ссылку на однозначно определенный и доступный
базовый класс ($$R.4.7).
Рассмотрим пример:
class base {
public:
int a, b;
};
class derived : public base {
public:
int b, c;
};
void f()
{
derived d;
d.a = 1;
d.base::b = 2;
d.b = 3;
d.c = 4;
base* bp = &d; // стандартное преобразование derived* в base*
}
Здесь присваиваются значения четырем членам d, а bp настраивается
на d.
Класс называется прямым базовым, если он находится в списке-базовых,
и косвенным базовым, если сам не являясь прямым базовым, он служит
базовым для одного из классов списка-базовых.
Отметим, что в обозначении имя-класса :: имя конструкция, имя может
быть именем члена косвенного базового класса. Такое обозначение
просто указывает класс, в котором следует начинать поиск этого имени.
Приведем пример:
class A { public: void f(); }
class B : public A { };
class C : public B { public: void f(); }
void C::f()
{
f(); // вызов f() из C
A::f(); // вызов f() из A
B::f(); // вызов f() из A
}
Здесь дважды вызывается A::f(), поскольку это единственная функция f()
в классе B.
Инициализация объектов, представляющих базовые классы, задается
в конструкторах, см. $$R.12.6.2.
Класс может быть производным по отношению к любому числу базовых
классов. Приведем пример:
class A { /* ... */ };
class B { /* ... */ };
class C { /* ... */ };
class D : public A, public B, public C { /* ... */ };
Использование более, чем одного прямого базового класса называется
множественным наследованием.
Порядок наследования не важен, если не учитывать вопросов,
связанных со стандартной инициализацией с помощью конструктора
($$R.12.1), уничтожением ($$R.12.4) и размещением в памяти
($$r.5.4, $$R.9.2, $$R.11.1). Порядок выделения памяти для базовых
классов определяется реализацией.
Нельзя указывать класс в качестве прямого базового по отношению
к производному классу более одного раза, но косвенным базовым классом
он может быть неоднократно.
class B { /* ... */ };
class D : public B, public B { /* ... */ }; // недопустимо
class L { /* ... */ };
class A : public L { /* ... */ };
class B : public L { /* ... */ };
class C : public A, public B { /* ... */ }; // нормально
Здесь объект класса C будет иметь два вложенных объекта класса L.
К спецификации базового класса можно добавить служебное слово
virtual. Отдельный объект виртуального базового класса V разделяется
между всеми базовыми классами, которые указали V при задании своих
базовых классов. Приведем пример:
class V { /* ... */ };
class A : virtual public V { /* ... */ };
class B : virtual public V { /* ... */ };
class C : public A, public B { /* ... */ };
Здесь объект класса C будет иметь только один вложенный объект
класса V.
Класс может содержать виртуальные и невиртуальные базовые классы одного
типа, например:
class B { /* ... */ };
class X : virtual public B { /* ... */ };
class Y : virtual public B { /* ... */ };
class Z : public B { /* ... */ };
class AA : public X, public Y, public Z { /* ... */ };
Здесь объект класса AA будет иметь два вложенных объекта класса B:
из класса Z и виртуальный, разделяемый между классами X и Y.
Доступ к базовому классу должен быть задан однозначно. Доступ к
члену базового класса считается неоднозначным, если выражение,
используемое для доступа, задает более одной функции, объекта,
типа или элемента перечисления. Проверка на однозначность происходит
до проверки возможности доступа ($$R.11). Приведем пример:
class A {
public:
int a;
int (*b)();
int f();
int f(int);
int g();
};
class B {
int a;
int b();
public:
int f();
int g();
int h();
int h(int);
};
class C : public A, public B { };
void g(C* pc)
{
pc->a = 1; // ошибка: неоднозначность: A::a или B::a
pc->b(); // ошибка: неоднозначность: A::b или B::b
pc->f(); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f
pc->f(1); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f
pc->g(); // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g
pc->g = 1; // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g
pc->h(); // нормально
pc->h(1); // нормально
}
Если имя перегруженной функции установлено однозначно, то прежде
проверки возможности доступа происходит еще и разрешение перегрузки.
Неоднозначность можно устранить, уточняя используемое имя именем
класса, например, так:
class A {
public:
int f();
};
class B {
public:
int f();
};
class C : public A, public B {
int f() { return A::f() + B::f(); }
};
Если используются виртуальные базовые классы, до отдельной функции,
объекта, типа или элемента перечисления можно добраться несколькими
путями, двигаясь по направленному ацикличному графу, который
образуют базовые классы. Но это не является неоднозначностью.
Идентичное же использование невиртуальных базовых классов
порождает неоднозначность, поскольку в этом случае участвует в
задании доступа более одного вложенного объекта. Приведем пример:
class V { public: int v; };
class A { public: int a; };
class B : public A, public virtual V { };
class C : public A, public virtual V { };
class D : public B, public C { public: void f(); };
void D::f()
{
v++; // нормально
a++; // ошибка, неоднозначность: `a' в `D' входит дважды
}
Если используются виртуальные базовые классы, возможно что
двигаясь по направленному ацикличному графу, можно добраться более,
чем до одного имени функции, объекта или элемента перечисления. Это,
конечно, неоднозначность, но кроме случая, когда одно имя доминирует
над другими. Идентичное использование невиртуальных базовых классов
всегда приводит к неоднозначности, т.к. в этом случае всегда участвует
более одного вложенного объекта.
Считается, что имя B::f доминирует над именем A::f, если класс
A является для класса B базовым. Если одно имя доминирует над
другим, они не могут привести к неоднозначности: в ситуации выбора
используется всегда доминирующее имя. Приведем пример:
class V { public: int f(); int x; };
class B : public virtual V { public: int f(); int x; };
class C : public virtual V { };
class D : public B, public C { void g(); };
void D::g()
{
x++; // нормально: B::x доминирует над V::x
f(); // нормально: B::f() доминирует над V::f()
}
В результате явного или неявного преобразования указателя или ссылки
на производный класс в указатель или ссылку на один из его базовых
классов, эти указатель или ссылка должны указывать только на тот
же самый объект, который представляет базовый класс. Приведем пример:
class V { };
class A { };
class B : public A, public virtual V { };
class C : public A, public virtual V { };
class D : public B, public C { };
void g()
{
D d;
B* pb = &d;
A* pa = &d; // ошибка, неоднозначность: A из C или A из B?
v* pv = &d; // нормально: только один вложенный объект V
}
Если класс base содержит виртуальную ($$R.7.1.2) функцию vf, а
производный от него класс derived также содержит функцию vf того
же типа, тогда вызов vf для объекта класса derived является
обращением к derived::vf, даже если доступ к этой функции происходит
через указатель или ссылку на класс base. Говорят, что функция
производного класса подавляет функцию базового класса. Однако, если
типы функций ($$R.8.2.5) различны, функции считаются разными и механизм
виртуальности не действует (см. также $$R.13.1). Считается ошибкой,
если функция производного класса отличается от виртуальной функции
базового класса только типом возвращаемого значения. Рассмотрим
пример:
struct base {
virtual void vf1();
virtual void vf2();
virtual void vf3();
void f();
};
class derived : public base {
public:
void vf1();
void vf2(int); // скрывает base::vf2()
char vf3(); // ошибка: различие только в типе
// возвращаемого значения
}
void g()
{
derived d;
base* bp = &d; // стандартное преобразование: derived* в base*
bp->vf1(); // вызов derived::vf1
bp->vf2(); // вызов base::vf2
bp->f(); // вызов base::f
}
Здесь три вызова для объекта d класса derived приведут к обращениям к
derived::vf1, base::vf2 и base::f соответственно. Иными словами,
интерпретация вызова виртуальной функции зависит от типа объекта,
для которого она вызывается, тогда как интерпретация вызова
невиртуальной функции-члена зависит только от типа указателя или
ссылки на этот объект. Например, выражение bp->vf1()
приведет к вызову derived::vf1(), поскольку bp указывает на объект
класса derived, в котором функция derived::vf1() подавляет
виртуальную функцию base::vf1().
Наличие спецификации virtual означает, что функция является членом,
поэтому виртуальная функция не может быть глобальной функцией (не членом)
($$R.7.1.2). Точно так же виртуальная функция не может быть
статическим членом, т.к. для вызова виртуальной функции необходимо
наличие определенного объекта, который указывает, какую функцию
надо вызывать. В другом классе виртуальную функцию можно описать как
друга. Функция, подавляющая виртуальную, сама считается виртуальной
функцией. Спецификацию virtual можно использовать для подавляющей
функции производного класса, но это избыточно. Виртуальная функция
может быть определена или описана в базовом классе как чистая
($$R.10.3). Виртуальную функцию, которая определена в базовом классе,
не нужно определять в производном классе: при всех вызовах будет
использоваться функция, определенная в базовом классе.
Механизм виртуальности при вызове отключается, если есть явное
уточнение имени с помощью оператора разрешения области видимости
($$R.5.1), например:
class B { public: virtual void f(); };
class D : public B { public: void f(); };
void D::f() { /* ... */ B::f(); }
Здесь обращение к f из D приводит к вызову B::f, а не D::f.
Абстрактные классы дают средство для представления в языке общих
понятий, таких, например, как фигура, для которых могут использоваться
только конкретные их варианты, например, круг или квадрат. Кроме того
абстрактный класс позволяет задать интерфейс, разнообразные реализации
которого представляют производные классы.
Абстрактным называется класс, который можно использовать только
как базовый для некоторого другого класса, т.е. нельзя создать
никакого объекта абстрактного класса кроме того, который представляет
базовый класс для некоторого производного класса. Класс считается
абстрактным, если в нем есть хотя бы одна чистая виртуальная
функция. При описании класса виртуальная функция описывается как
чистая с помощью спецификации-чистой ($$R.9.2). Чистую виртуальную
функцию не нужно определять, если только она явно не вызывается
с помощью конструкции уточненное-имя ($$R.5.1). Рассмотрим пример:
class point { /* ... */ };
class shape { // абстрактный класс
point center;
// ...
public:
point where() { return center; }
void move(point p) { center=p; draw(); }
virtual void rotate(int) = 0; // чистая виртуальная
virtual void draw() = 0; // чистая виртуальная
// ...
};
Абстрактный класс нельзя использовать как тип формального параметра,
тип возвращаемого значения, а также как тип в операции явного
преобразования типа. Можно описывать указатели и ссылки на абстрактный
класс, например:
shape x; // ошибка: объект абстрактного класса
shape* p; // нормально
shape f(); // ошибка
void g(shape); // ошибка
shape& h(shape&); // нормально
Чистые виртуальные функции и наследуются как чистые виртуальные
функции, например:
class ab_circle : public shape {
int radius;
public:
void rotate(int) { }
// ab_circle::draw() чистая виртуальная функция
};
Поскольку функция shape::draw() является чистой виртуальной функцией,
то такой же будет по определению и функция ab_circle::draw(). Для
приведенного ниже описания класс circle не будет абстрактным, и у
функции circle::draw() где-то должно существовать определение.
class circle : public shape {
int radius:
public:
void rotate(int) { }
void draw(); // должна быть где-то определена
};
Функции-члены можно вызывать из конструктора абстрактного класса,
результат прямого или косвенного вызова чистой виртуальной функции
для объекта, созданного с помощью такого конструктора, неопределен.
Теперь можно свести воедино правила областей видимости для программы
на С++. Эти правила одинаково применимы для всех имен (включая
имя-typedef ($$R.7.1.3) и имя-класса ($$R.9.1)) и в любом
контексте, для которого они допустимы по синтаксису языка. Здесь
рассматриваются только области видимости на лексическом уровне,
вопросы связывания обсуждаются в $$R.3.3. Понятие момента описания
было введено в $$R.3.2.
Всякое использование имени должно быть однозначным (не считая
перегрузки) в области его видимости ($$R.10.1.1). Правила доступа
($$R.11) начинают действовать только тогда, когда имя можно однозначно
найти в области его видимости. Только при условии, что права доступа
к имени не нарушены, начинается проверка типа объекта, функции или
элемента перечисления.
Имя, которое используется вне любой функции или класса, или перед
которым стоит унарная операция разрешения области видимости ::
(и которое не уточняется бинарной операцией :: или операциями ->
или .), должно быть именем глобального объекта, или функции, или
элемента перечисления, или типа.
Имя, задаваемое после X:: или obj., где obj типа X или типа
ссылка на X, а также имя, задаваемое после ptr->, где ptr типа указатель
на X, должно быть именем члена класса X или членом базового по
отношению к X класса. Помимо этого, в обращении ptr->имя ptr может
быть объектом класса Y, в котором есть функция operator->(),
описанная таким образом, что ptr->operator() в конечном счете
оказывается указателем на X ($$R.13.4.6).
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в функции, не являющейся членом класса,
должно быть описано в том блоке, где оно используется, или в
объемлющем блоке или должно быть глобальным. Описание локального имени
скрывает описания того же имени в объемлющих блоках, а также его
описания как глобального имени. В частности, перегрузка имени
невозможна для имен в разных областях видимости ($$R.13.4).
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в функции, являющейся нестатическим членом
класса X, должно быть описано или в том блоке, где оно используется,
или в объемлющем блоке, и оно должно быть членом класса X, или
членом базового по отношению к X класса, или это имя должно быть
глобальным. Описание локальных имен скрывает описание этих же имен
в объемлющих блоках, в членах класса этой функции и среди глобальных
имен. Описание члена скрывает аналогичные описание с тем же именем
в базовых классах и среди глобальных имен.
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в статической функции-члене класса X, должно
быть описано или в том блоке, где оно используется, или в объемлющем
блоке, и должно быть статическим членом класса X, или базового по
отношению к X класса, или оно должно быть глобальным именем.
Имя формального параметра функции, заданное при ее определении
($$R.8.3), принадлежит области видимости, совпадающей с наибольшим
блоком функции (в частности, является локальным именем). Имя
формального параметра функции, заданное в ее описании ($$R.8.2.5),
а не определении, принадлежит локальной области видимости, которая
исчезает сразу же после описания функции. Стандартные значения
параметров находятся в области видимости, определяемой в момент
описания ($$R.3.2) формальных параметров функции; в них не должны
использоваться локальные переменные или нестатические члены класса,
и они вычисляются при каждом вызове функции ($$R.8.2.6).
Инициализатор-ctor ($$R.12.6.2) вычисляется в области видимости
наибольшего блока конструктора, для которого он задан. В частности,
в нем можно использовать имена формальных параметров.
Член класса может быть:
частным (private); это значит, что его имя можно использовать
только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан;
защищенным (protected); это значит, что его имя можно использовать
только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан,
а также в функциях-членах и друзьях классов, являющихся
производными по отношению к этому классу (см. $$R.11.5);
общим (public); это значит, что его имя можно использовать
в любой функции.
Члены класса, описанного со служебным словом class, являются
частными по определению. Члены класса, описанного со служебным
словом struct или union, являются общими по определению, например:
class X {
int ; // X:: частный по определению
};
struct S {
int a; // S::a общий по определению
};
Описания членов могут быть снабжены спецификацией доступа ($$R.10):
спецификация-доступа : список-членов opt
Спецификация-доступа задает правила доступа к членам, которые
действуют до конца жизни класса или пока не появится другая
спецификация-доступа, например,
class X {
int a; // X::a частный по определению: учитывается 'class'
public:
int b; // X::b общий
int c; // X::c общий
};
Допустимо любое число спецификаций доступа и задавать их можно в
любом порядке, например,
struct S {
int a; // S::a общий по определению: учитывается `struct'
protected:
int b; // S::b защищенный
private:
int c; // S::c частный
public:
int d; // S:: d общий
};
Порядок размещения членов, представляющих данные, которые имеют
разные спецификации-доступа, определяется реализацией ($$R.9.2).
Если класс описан как базовый ($$r.10) по отношению к
другому классу с помощью спецификации доступа public, то члены со
спецификацией public или protected из базового класса являются
соответственно членами с той же спецификацией для производного класса.
Если класс описан как базовый по отношению к другому с помощью
спецификации доступа private, то члены со спецификацией public или
protected из базового класса являются членами со спецификацией
private для производного класса. Частные члены базового класса
остаются недоступными даже для производных классов, если только для
обеспечения доступа при описании базового класса не было использовано
описание friend.
Если для базового класса не указана спецификация-доступа, то
для производного класса, если он описан как struct, предполагается
спецификация public, а если он описан со служебным словом
class, то - спецификация private, например:
class B { /* ... */ };
class D1 : private B { /* ... */ };
class D2 : public B { /* ... */ };
class D3 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению
struct D4 : public B { /* ... */ };
struct D5 : private B { /* ... */ };
struct D6 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению
Здесь класс является общим (public) базовым классом для D2, D4 и D6
и частным (private) базовым классом для D1, D2 и D5.
Описание базового класса как private не влияет на доступ к
статическим членам базового класса. Однако, если при обращении к
статическому члену используется объект или указатель, который
нужно преобразовывать, то действуют обычные правила преобразования
указателей.
В функциях-членах или друзьях класса X можно X* неявно
преобразовывать в указатель на частный класс, являющийся
непосредственно базовым по отношению к X.
Используя уточненное имя, можно установить доступ к члену базового
класса в части public или protected описания производного класса.
Это называется описанием доступа.
Приведем пример:
class B {
int a;
public:
int b, c;
int bf();
};
class D : private B {
int d;
public:
B::c; // adjust access to `B::c'
int e;
int df();
};
int ef(D&);
Во внешней функции ef можно использовать только имена c, e, и df.
Поскольку функция df член класса D, в ней можно использовать
имена b, c, bf, d, e и df, но не a. Функция bf - член класса B и
в ней можно использовать члены a, b, c и bf.
Описания доступа не следует использовать для ограничения доступа
к члену, доступному в базовом классе, также как не следует
использовать его для обеспечения доступа к члену, который недоступен
в базовом классе, например:
class B {
public:
int a;
private:
int b;
protected:
int c;
};
class D : private B {
public:
B::a; // описать `a' как общий член D
B::b; // ошибка: попытка расширить доступ,
// `b' не может быть общим членом D
protected:
B::c; // описать `c' как защищенный член D
B::a; // ошибка: попытка сузить доступ,
// `a' не может быть защищенным членом D
};
Описание доступа для имени перегруженной функции устанавливает
доступ в базовом классе ко всем функциям с этим именем, например:
class X {
public:
f();
f(int);
};
class Y : private X {
public:
X::f; // makes X::f() and X::f(int) public in Y
};
Нельзя в производном классе установить доступ к члену базового
класса, если в производном классе определен член с этим же именем,
объемлющего класса. Если не считать явного использования указателей,
ссылок или имен объектов, то в описаниях вложенного класса допустимы
только имена типов, статических членов и элементов перечисления
из объемлющего класса.
int x;
int y;
class enclose {
public:
int x;
static int s;
class inner {
void f(int i)
{
x = i; // ошибка: присваивание enclose::x
s = i; // нормально: присваивание enclose ::s
::x = i; // нормально: присваивание глобальному x
y = i; // нормально: присваивание глобальному y
}
void g(enclose* p, int i)
{
p->x = i; // нормально: присваивание enclose ::x
}
};
};
inner* p = 0; // ошибка: `inner' вне области видимости
Функции-члены вложенного класса не имеют особых прав доступа к членам
объемлющего класса, они подчиняются обычным правилам доступа ($$R.11).
Аналогично, функции-члены объемлющего класса не имеют особых прав
доступа к членам вложенного класса и подчиняются обычным правилам
доступа, например:
class E {
int x;
class I {
int y;
void f(E* p, int i)
{
p->x = i; // ошибка: E::x частный член
}
};
int g(I* p)
{
return p->y; // ошибка: I::y частный член
}
};
Функции-члены и представляющие данные, статические члены из вложенного
класса можно определить в глобальной области видимости, например:
class enclose {
class inner {
static int x;
void f(int i);
};
};
typedef enclose::inner ei;
int ei::x = 1;
void enclose::inner::f(int i) { /* ... */ }
Подобно функции-члену дружественная функция, определенная в данном
классе, находится в области видимости этого класса. Она подчиняется
тем же правилам связывания имен, что и функции-члены (они указаны выше
и в $$R.10.4), и не имеет так же как они особых прав доступа к
членам объемлющего класса и к локальным переменным функций этого
класса ($$R.11).
Класс можно описать в определении функции, такой класс называется
локальным. Имя локального класса считается локальным в объемлющей
области видимости, а областью видимости локального класса является
объемлющая область видимости. В описаниях локального класса из
объемлющей области видимости можно использовать только имена типов,
статических переменных, внешних переменных и функций, а также
элементы перечисления. Приведем пример:
int x;
void f()
{
static int s;
int x;
extern int g();
struct local {
int h() { return x; } // ошибка: `x' автоматическая
int j() { return s; } // нормально
int k() { return ::x; } // нормально
int l() { return g(); } // нормально
}
}
Объемлющая функция не имеет особых прав доступа к членам локального
класса, она подчиняется обычным правилам доступа ($$R.11).
Функцию-член локального класса следует определять в определении этого
класса. Локальный класс не может иметь статических членов,
представляющих данные.
Имена типов подчиняются точно таким же правилам областей видимости,
как и другие имена. В частности, имена типов, определенные в описании
класса, нельзя использовать вне этого класса без уточнения, например:
class X {
public:
typedef int I;
class Y { /* ... */ }
I a;
};
I b; // ошибка
Y c; // ошибка
X::Y d; // ошибка
Следующее положение ограничивает зависимость от контекста правил
описания членов класса, а так же правила переноса тела функций,
являющихся подстановками. После использования в описании класса
имя константы, имя-класса или имя-typedef не может переопределяться в
описании этого класса. Имя, не являющееся именем-класса или именем-typedef
не может быть определено в описании класса как имя-класса или имя-typedef,
если оно уже использовалось иначе в описании этого класса.
Рассмотрим пример:
typedef int c;
enum { i = 1 };
class X {
char v[i];
int f() { return sizeof(c); }
char c; // ошибка: имя typedef
// переопределяется после использования
enum { i = 2 }; // ошибка: `i' переопределяется после
// использования в задании типа `char[i]'
};
typedef char* T;
struct Y {
T a;
typedef long T; // ошибка: имя T уже использовано
T b;
};
В описании класса можно указать список базовых классов с помощью
следующих конструкций:
спец-базовых:
: список-базовых
список-базовых:
спецификация-базовых
список-базовых , спецификация-базовых
спецификация-базовых:
полное-имя-класса
virtual спецификация-доступа opt полное-имя-класса
спецификация-доступа virtual opt полное-имя-класса
спецификация-доступа:
private
protected
public
Конструкция имя-класса в спецификации-базовых должна обозначать
ранее описанный класс ($$R.9), который называется базовым по
отношению к определяемому классу. Говорят, что класс является
производным от своих базовых классов. Назначение конструкции
спецификация-доступа объясняется в $$R.11. К членам базового класса,
если только они не переопределены в производном классе, можно обращаться
так, как будто они являются членами производного класса. Говорят,
что производный класс наследует члены базового класса. С помощью
операции разрешения области видимости :: ($$R.5.1) к члену базового
класса можно обращаться явно. Такое обращение возможно и в том случае,
когда имя члена базового класса переопределено в производном классе.
Производный класс сам может выступать как базовый при контроле
доступа, см. $$R.11.2. Указатель на производный класс может неявно
преобразовываться в указатель на однозначно определенный и доступный
базовый класс ($$R.4.6). Ссылка на производный класс может неявно
преобразовываться в ссылку на однозначно определенный и доступный
базовый класс ($$R.4.7).
Рассмотрим пример:
class base {
public:
int a, b;
};
class derived : public base {
public:
int b, c;
};
void f()
{
derived d;
d.a = 1;
d.base::b = 2;
d.b = 3;
d.c = 4;
base* bp = &d; // стандартное преобразование derived* в base*
}
Здесь присваиваются значения четырем членам d, а bp настраивается
на d.
Класс называется прямым базовым, если он находится в списке-базовых,
и косвенным базовым, если сам не являясь прямым базовым, он служит
базовым для одного из классов списка-базовых.
Отметим, что в обозначении имя-класса :: имя конструкция, имя может
быть именем члена косвенного базового класса. Такое обозначение
просто указывает класс, в котором следует начинать поиск этого имени.
Приведем пример:
class A { public: void f(); }
class B : public A { };
class C : public B { public: void f(); }
void C::f()
{
f(); // вызов f() из C
A::f(); // вызов f() из A
B::f(); // вызов f() из A
}
Здесь дважды вызывается A::f(), поскольку это единственная функция f()
в классе B.
Инициализация объектов, представляющих базовые классы, задается
в конструкторах, см. $$R.12.6.2.
Класс может быть производным по отношению к любому числу базовых
классов. Приведем пример:
class A { /* ... */ };
class B { /* ... */ };
class C { /* ... */ };
class D : public A, public B, public C { /* ... */ };
Использование более, чем одного прямого базового класса называется
множественным наследованием.
Порядок наследования не важен, если не учитывать вопросов,
связанных со стандартной инициализацией с помощью конструктора
($$R.12.1), уничтожением ($$R.12.4) и размещением в памяти
($$r.5.4, $$R.9.2, $$R.11.1). Порядок выделения памяти для базовых
классов определяется реализацией.
Нельзя указывать класс в качестве прямого базового по отношению
к производному классу более одного раза, но косвенным базовым классом
он может быть неоднократно.
class B { /* ... */ };
class D : public B, public B { /* ... */ }; // недопустимо
class L { /* ... */ };
class A : public L { /* ... */ };
class B : public L { /* ... */ };
class C : public A, public B { /* ... */ }; // нормально
Здесь объект класса C будет иметь два вложенных объекта класса L.
К спецификации базового класса можно добавить служебное слово
virtual. Отдельный объект виртуального базового класса V разделяется
между всеми базовыми классами, которые указали V при задании своих
базовых классов. Приведем пример:
class V { /* ... */ };
class A : virtual public V { /* ... */ };
class B : virtual public V { /* ... */ };
class C : public A, public B { /* ... */ };
Здесь объект класса C будет иметь только один вложенный объект
класса V.
Класс может содержать виртуальные и невиртуальные базовые классы одного
типа, например:
class B { /* ... */ };
class X : virtual public B { /* ... */ };
class Y : virtual public B { /* ... */ };
class Z : public B { /* ... */ };
class AA : public X, public Y, public Z { /* ... */ };
Здесь объект класса AA будет иметь два вложенных объекта класса B:
из класса Z и виртуальный, разделяемый между классами X и Y.
Доступ к базовому классу должен быть задан однозначно. Доступ к
члену базового класса считается неоднозначным, если выражение,
используемое для доступа, задает более одной функции, объекта,
типа или элемента перечисления. Проверка на однозначность происходит
до проверки возможности доступа ($$R.11). Приведем пример:
class A {
public:
int a;
int (*b)();
int f();
int f(int);
int g();
};
class B {
int a;
int b();
public:
int f();
int g();
int h();
int h(int);
};
class C : public A, public B { };
void g(C* pc)
{
pc->a = 1; // ошибка: неоднозначность: A::a или B::a
pc->b(); // ошибка: неоднозначность: A::b или B::b
pc->f(); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f
pc->f(1); // ошибка: неоднозначность: A::f или B::f
pc->g(); // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g
pc->g = 1; // ошибка: неоднозначность: A::g или B::g
pc->h(); // нормально
pc->h(1); // нормально
}
Если имя перегруженной функции установлено однозначно, то прежде
проверки возможности доступа происходит еще и разрешение перегрузки.
Неоднозначность можно устранить, уточняя используемое имя именем
класса, например, так:
class A {
public:
int f();
};
class B {
public:
int f();
};
class C : public A, public B {
int f() { return A::f() + B::f(); }
};
Если используются виртуальные базовые классы, до отдельной функции,
объекта, типа или элемента перечисления можно добраться несколькими
путями, двигаясь по направленному ацикличному графу, который
образуют базовые классы. Но это не является неоднозначностью.
Идентичное же использование невиртуальных базовых классов
порождает неоднозначность, поскольку в этом случае участвует в
задании доступа более одного вложенного объекта. Приведем пример:
class V { public: int v; };
class A { public: int a; };
class B : public A, public virtual V { };
class C : public A, public virtual V { };
class D : public B, public C { public: void f(); };
void D::f()
{
v++; // нормально
a++; // ошибка, неоднозначность: `a' в `D' входит дважды
}
Если используются виртуальные базовые классы, возможно что
двигаясь по направленному ацикличному графу, можно добраться более,
чем до одного имени функции, объекта или элемента перечисления. Это,
конечно, неоднозначность, но кроме случая, когда одно имя доминирует
над другими. Идентичное использование невиртуальных базовых классов
всегда приводит к неоднозначности, т.к. в этом случае всегда участвует
более одного вложенного объекта.
Считается, что имя B::f доминирует над именем A::f, если класс
A является для класса B базовым. Если одно имя доминирует над
другим, они не могут привести к неоднозначности: в ситуации выбора
используется всегда доминирующее имя. Приведем пример:
class V { public: int f(); int x; };
class B : public virtual V { public: int f(); int x; };
class C : public virtual V { };
class D : public B, public C { void g(); };
void D::g()
{
x++; // нормально: B::x доминирует над V::x
f(); // нормально: B::f() доминирует над V::f()
}
В результате явного или неявного преобразования указателя или ссылки
на производный класс в указатель или ссылку на один из его базовых
классов, эти указатель или ссылка должны указывать только на тот
же самый объект, который представляет базовый класс. Приведем пример:
class V { };
class A { };
class B : public A, public virtual V { };
class C : public A, public virtual V { };
class D : public B, public C { };
void g()
{
D d;
B* pb = &d;
A* pa = &d; // ошибка, неоднозначность: A из C или A из B?
v* pv = &d; // нормально: только один вложенный объект V
}
Если класс base содержит виртуальную ($$R.7.1.2) функцию vf, а
производный от него класс derived также содержит функцию vf того
же типа, тогда вызов vf для объекта класса derived является
обращением к derived::vf, даже если доступ к этой функции происходит
через указатель или ссылку на класс base. Говорят, что функция
производного класса подавляет функцию базового класса. Однако, если
типы функций ($$R.8.2.5) различны, функции считаются разными и механизм
виртуальности не действует (см. также $$R.13.1). Считается ошибкой,
если функция производного класса отличается от виртуальной функции
базового класса только типом возвращаемого значения. Рассмотрим
пример:
struct base {
virtual void vf1();
virtual void vf2();
virtual void vf3();
void f();
};
class derived : public base {
public:
void vf1();
void vf2(int); // скрывает base::vf2()
char vf3(); // ошибка: различие только в типе
// возвращаемого значения
}
void g()
{
derived d;
base* bp = &d; // стандартное преобразование: derived* в base*
bp->vf1(); // вызов derived::vf1
bp->vf2(); // вызов base::vf2
bp->f(); // вызов base::f
}
Здесь три вызова для объекта d класса derived приведут к обращениям к
derived::vf1, base::vf2 и base::f соответственно. Иными словами,
интерпретация вызова виртуальной функции зависит от типа объекта,
для которого она вызывается, тогда как интерпретация вызова
невиртуальной функции-члена зависит только от типа указателя или
ссылки на этот объект. Например, выражение bp->vf1()
приведет к вызову derived::vf1(), поскольку bp указывает на объект
класса derived, в котором функция derived::vf1() подавляет
виртуальную функцию base::vf1().
Наличие спецификации virtual означает, что функция является членом,
поэтому виртуальная функция не может быть глобальной функцией (не членом)
($$R.7.1.2). Точно так же виртуальная функция не может быть
статическим членом, т.к. для вызова виртуальной функции необходимо
наличие определенного объекта, который указывает, какую функцию
надо вызывать. В другом классе виртуальную функцию можно описать как
друга. Функция, подавляющая виртуальную, сама считается виртуальной
функцией. Спецификацию virtual можно использовать для подавляющей
функции производного класса, но это избыточно. Виртуальная функция
может быть определена или описана в базовом классе как чистая
($$R.10.3). Виртуальную функцию, которая определена в базовом классе,
не нужно определять в производном классе: при всех вызовах будет
использоваться функция, определенная в базовом классе.
Механизм виртуальности при вызове отключается, если есть явное
уточнение имени с помощью оператора разрешения области видимости
($$R.5.1), например:
class B { public: virtual void f(); };
class D : public B { public: void f(); };
void D::f() { /* ... */ B::f(); }
Здесь обращение к f из D приводит к вызову B::f, а не D::f.
Абстрактные классы дают средство для представления в языке общих
понятий, таких, например, как фигура, для которых могут использоваться
только конкретные их варианты, например, круг или квадрат. Кроме того
абстрактный класс позволяет задать интерфейс, разнообразные реализации
которого представляют производные классы.
Абстрактным называется класс, который можно использовать только
как базовый для некоторого другого класса, т.е. нельзя создать
никакого объекта абстрактного класса кроме того, который представляет
базовый класс для некоторого производного класса. Класс считается
абстрактным, если в нем есть хотя бы одна чистая виртуальная
функция. При описании класса виртуальная функция описывается как
чистая с помощью спецификации-чистой ($$R.9.2). Чистую виртуальную
функцию не нужно определять, если только она явно не вызывается
с помощью конструкции уточненное-имя ($$R.5.1). Рассмотрим пример:
class point { /* ... */ };
class shape { // абстрактный класс
point center;
// ...
public:
point where() { return center; }
void move(point p) { center=p; draw(); }
virtual void rotate(int) = 0; // чистая виртуальная
virtual void draw() = 0; // чистая виртуальная
// ...
};
Абстрактный класс нельзя использовать как тип формального параметра,
тип возвращаемого значения, а также как тип в операции явного
преобразования типа. Можно описывать указатели и ссылки на абстрактный
класс, например:
shape x; // ошибка: объект абстрактного класса
shape* p; // нормально
shape f(); // ошибка
void g(shape); // ошибка
shape& h(shape&); // нормально
Чистые виртуальные функции и наследуются как чистые виртуальные
функции, например:
class ab_circle : public shape {
int radius;
public:
void rotate(int) { }
// ab_circle::draw() чистая виртуальная функция
};
Поскольку функция shape::draw() является чистой виртуальной функцией,
то такой же будет по определению и функция ab_circle::draw(). Для
приведенного ниже описания класс circle не будет абстрактным, и у
функции circle::draw() где-то должно существовать определение.
class circle : public shape {
int radius:
public:
void rotate(int) { }
void draw(); // должна быть где-то определена
};
Функции-члены можно вызывать из конструктора абстрактного класса,
результат прямого или косвенного вызова чистой виртуальной функции
для объекта, созданного с помощью такого конструктора, неопределен.
Теперь можно свести воедино правила областей видимости для программы
на С++. Эти правила одинаково применимы для всех имен (включая
имя-typedef ($$R.7.1.3) и имя-класса ($$R.9.1)) и в любом
контексте, для которого они допустимы по синтаксису языка. Здесь
рассматриваются только области видимости на лексическом уровне,
вопросы связывания обсуждаются в $$R.3.3. Понятие момента описания
было введено в $$R.3.2.
Всякое использование имени должно быть однозначным (не считая
перегрузки) в области его видимости ($$R.10.1.1). Правила доступа
($$R.11) начинают действовать только тогда, когда имя можно однозначно
найти в области его видимости. Только при условии, что права доступа
к имени не нарушены, начинается проверка типа объекта, функции или
элемента перечисления.
Имя, которое используется вне любой функции или класса, или перед
которым стоит унарная операция разрешения области видимости ::
(и которое не уточняется бинарной операцией :: или операциями ->
или .), должно быть именем глобального объекта, или функции, или
элемента перечисления, или типа.
Имя, задаваемое после X:: или obj., где obj типа X или типа
ссылка на X, а также имя, задаваемое после ptr->, где ptr типа указатель
на X, должно быть именем члена класса X или членом базового по
отношению к X класса. Помимо этого, в обращении ptr->имя ptr может
быть объектом класса Y, в котором есть функция operator->(),
описанная таким образом, что ptr->operator() в конечном счете
оказывается указателем на X ($$R.13.4.6).
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в функции, не являющейся членом класса,
должно быть описано в том блоке, где оно используется, или в
объемлющем блоке или должно быть глобальным. Описание локального имени
скрывает описания того же имени в объемлющих блоках, а также его
описания как глобального имени. В частности, перегрузка имени
невозможна для имен в разных областях видимости ($$R.13.4).
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в функции, являющейся нестатическим членом
класса X, должно быть описано или в том блоке, где оно используется,
или в объемлющем блоке, и оно должно быть членом класса X, или
членом базового по отношению к X класса, или это имя должно быть
глобальным. Описание локальных имен скрывает описание этих же имен
в объемлющих блоках, в членах класса этой функции и среди глобальных
имен. Описание члена скрывает аналогичные описание с тем же именем
в базовых классах и среди глобальных имен.
Имя, которое не уточняется одним из описанных выше способов, и,
которое используется в статической функции-члене класса X, должно
быть описано или в том блоке, где оно используется, или в объемлющем
блоке, и должно быть статическим членом класса X, или базового по
отношению к X класса, или оно должно быть глобальным именем.
Имя формального параметра функции, заданное при ее определении
($$R.8.3), принадлежит области видимости, совпадающей с наибольшим
блоком функции (в частности, является локальным именем). Имя
формального параметра функции, заданное в ее описании ($$R.8.2.5),
а не определении, принадлежит локальной области видимости, которая
исчезает сразу же после описания функции. Стандартные значения
параметров находятся в области видимости, определяемой в момент
описания ($$R.3.2) формальных параметров функции; в них не должны
использоваться локальные переменные или нестатические члены класса,
и они вычисляются при каждом вызове функции ($$R.8.2.6).
Инициализатор-ctor ($$R.12.6.2) вычисляется в области видимости
наибольшего блока конструктора, для которого он задан. В частности,
в нем можно использовать имена формальных параметров.
Член класса может быть:
частным (private); это значит, что его имя можно использовать
только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан;
защищенным (protected); это значит, что его имя можно использовать
только в функциях-членах и друзьях класса, в котором он описан,
а также в функциях-членах и друзьях классов, являющихся
производными по отношению к этому классу (см. $$R.11.5);
общим (public); это значит, что его имя можно использовать
в любой функции.
Члены класса, описанного со служебным словом class, являются
частными по определению. Члены класса, описанного со служебным
словом struct или union, являются общими по определению, например:
class X {
int ; // X:: частный по определению
};
struct S {
int a; // S::a общий по определению
};
Описания членов могут быть снабжены спецификацией доступа ($$R.10):
спецификация-доступа : список-членов opt
Спецификация-доступа задает правила доступа к членам, которые
действуют до конца жизни класса или пока не появится другая
спецификация-доступа, например,
class X {
int a; // X::a частный по определению: учитывается 'class'
public:
int b; // X::b общий
int c; // X::c общий
};
Допустимо любое число спецификаций доступа и задавать их можно в
любом порядке, например,
struct S {
int a; // S::a общий по определению: учитывается `struct'
protected:
int b; // S::b защищенный
private:
int c; // S::c частный
public:
int d; // S:: d общий
};
Порядок размещения членов, представляющих данные, которые имеют
разные спецификации-доступа, определяется реализацией ($$R.9.2).
Если класс описан как базовый ($$r.10) по отношению к
другому классу с помощью спецификации доступа public, то члены со
спецификацией public или protected из базового класса являются
соответственно членами с той же спецификацией для производного класса.
Если класс описан как базовый по отношению к другому с помощью
спецификации доступа private, то члены со спецификацией public или
protected из базового класса являются членами со спецификацией
private для производного класса. Частные члены базового класса
остаются недоступными даже для производных классов, если только для
обеспечения доступа при описании базового класса не было использовано
описание friend.
Если для базового класса не указана спецификация-доступа, то
для производного класса, если он описан как struct, предполагается
спецификация public, а если он описан со служебным словом
class, то - спецификация private, например:
class B { /* ... */ };
class D1 : private B { /* ... */ };
class D2 : public B { /* ... */ };
class D3 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению
struct D4 : public B { /* ... */ };
struct D5 : private B { /* ... */ };
struct D6 : B { /* ... */ }; // `B' частный по определению
Здесь класс является общим (public) базовым классом для D2, D4 и D6
и частным (private) базовым классом для D1, D2 и D5.
Описание базового класса как private не влияет на доступ к
статическим членам базового класса. Однако, если при обращении к
статическому члену используется объект или указатель, который
нужно преобразовывать, то действуют обычные правила преобразования
указателей.
В функциях-членах или друзьях класса X можно X* неявно
преобразовывать в указатель на частный класс, являющийся
непосредственно базовым по отношению к X.
Используя уточненное имя, можно установить доступ к члену базового
класса в части public или protected описания производного класса.
Это называется описанием доступа.
Приведем пример:
class B {
int a;
public:
int b, c;
int bf();
};
class D : private B {
int d;
public:
B::c; // adjust access to `B::c'
int e;
int df();
};
int ef(D&);
Во внешней функции ef можно использовать только имена c, e, и df.
Поскольку функция df член класса D, в ней можно использовать
имена b, c, bf, d, e и df, но не a. Функция bf - член класса B и
в ней можно использовать члены a, b, c и bf.
Описания доступа не следует использовать для ограничения доступа
к члену, доступному в базовом классе, также как не следует
использовать его для обеспечения доступа к члену, который недоступен
в базовом классе, например:
class B {
public:
int a;
private:
int b;
protected:
int c;
};
class D : private B {
public:
B::a; // описать `a' как общий член D
B::b; // ошибка: попытка расширить доступ,
// `b' не может быть общим членом D
protected:
B::c; // описать `c' как защищенный член D
B::a; // ошибка: попытка сузить доступ,
// `a' не может быть защищенным членом D
};
Описание доступа для имени перегруженной функции устанавливает
доступ в базовом классе ко всем функциям с этим именем, например:
class X {
public:
f();
f(int);
};
class Y : private X {
public:
X::f; // makes X::f() and X::f(int) public in Y
};
Нельзя в производном классе установить доступ к члену базового
класса, если в производном классе определен член с этим же именем,