Kế thừa trong lập trình hướng đối tượng là một tính chất rất quan trọng, do đó, các bạn nên nắm kỹ phần này để có thể học tốt lập trình hướng đối tượng. Trong các kỳ kiểm tra, phỏng vấn xin việc cũng thường được hỏi về tính chất này
Để đọc hiểu bài viết này hay nhất, các bạn nên có biến thức Cơ bản về class trong C++, nếu chưa hãy dành ít thời gian đọc bài viết về class của mình. Nếu bạn đã có sẵn thì hãy bắt đầu thôi
1001 Mẹo. Con trỏ và hàm [Con trỏ & Hàm] trong C++
Bảng băm trong C++
Kế thừa là gì?
Kế thừa là một trong các tính chất đặc trưng của chương trình hướng đối tượng, bên cạnh tính đóng gói [đóng gói], che giấu thông tin [giấu thông tin], tính đa hình [đa hình] và tính trừu tượng [trừu tượng]. Vậy thì kế thừa là gì?
Kế thừa [kế thừa] là một tính chất đặc trưng của hướng đối tượng lập trình. Nó có nghĩa là một lớp thừa hưởng lại tất cả các thuộc tính, phương thức của lớp mà nó kế thừa
Lớp kế thừa từ một lớp khác được gọi là lớp con [lớp con hoặc lớp con] hoặc lớp dẫn xuất [lớp dẫn xuất]. Lớp được lớp khác kế thừa được gọi là lớp cha [lớp cha hay lớp cha] hay lớp cơ sở [lớp cơ sở]
Ví dụ như bạn có một lớp con người, có các thuộc tính cơ bản như họ tên, ngày sinh, quê quán, mình khai báo thêm một lớp sinh viên kế thừa từ lớp con người. Vì vậy, lớp sinh viên sẽ có các thuộc tính họ tên, ngày sinh, quê quán từ lớp con người mà không cần phải khai báo. Lớp con người sẽ là lớp cha và lớp sinh viên là lớp con
Ngoài các thuộc tính của lớp cha, lớp con còn có thể có thêm các thuộc tính, phương thức của riêng mình. Ví dụ như sinh viên thì có thêm các thuộc tính như MSSV, tên trường, chuyên ngành…
Chúng ta đã hiểu được kế thừa là gì rồi. Do đó, câu hỏi đặt ra lúc này là tại sao cần phải có kế thừa?
Tại sao cần phải có kế thừa?
Trong quá trình lập trình, chắc chắn các bạn sẽ gặp phải rất nhiều hành động lặp đi lặp lại, và chắc chắn một điều rằng sẽ không ai rảnh mà ngồi code lại từ đầu cả. Thay vào đó, họ sẽ sử dụng lại các đoạn mã đã có để thực hiện công việc tương tự. Nói đến đây chắc các bạn cũng đã hiểu kế thừa có tác dụng gì rồi đúng không nào
Kế thừa giúp ta có thể tái sử dụng lại các đoạn mã đã có, tránh việc giải quyết các bài toán con đã có lời giải trước đó, gây lãng phí thời gian. Nếu chỉ là một, hai hoặc ba hành động cần giải quyết thì không thành vấn đề, nhưng nếu là một phần trăm thì đó lại là một chuyện khác, bạn sẽ mất thời gian nếu bạn không biết tận hưởng những gì đã có đó.
Trong ví dụ ở đầu bài viết, các bạn có để ý thấy mối quan hệ giữa giai cấp con người và sinh viên không? . Do đó, tính kế thừa giúp chúng ta có thể dễ dàng thể hiện mối quan hệ giữa các đối tượng hơn [sẽ được trình bày bên dưới]
Sinh viên ngoài những điểm đặc biệt của lớp con người ra, còn có thể có thêm những điểm đặc biệt của riêng mình ví dụ như tên trường, tên ngành, năm học… Đây là mối quan hệ tổng lược hóa – đặc biệt hóa trong kế hoạch . Lớp con người chính là tổng tiêu hóa và lớp con viên chính là đặc biệt hóa
Mối quan hệ giữa các đối tượng
Có hai mối quan hệ giữa các đối tượng trong C++, quan hệ “Has-A” và quan hệ “Is-A”
Quan hệ Has-A
Có 3 loại quan hệ “có” giữa các đối tượng, mối quan hệ một – một, mối quan hệ một – nhiều và mối quan hệ nhiều – nhiều
Quan hệ một – một [1 – 1] là mối quan hệ giữa hai đối tượng thuộc hai lớp khác nhau, mỗi đối tượng thuộc lớp này có quan hệ duy nhất với một đối tượng thuộc lớp kia và tương ứng với từng đối tượng của lớp.
Ví dụ như mỗi lớp chỉ có một giáo viên chủ nhiệm, mỗi giáo viên chỉ được chủ nhiệm một lớp, mỗi một quốc gia chỉ có một thủ đô, một thành phố chỉ có thể là thủ đô của một quốc gia…
Quan hệ một – nhiều [1 – n] là mối quan hệ giữa các đối tượng thuộc hai lớp khác nhau, mỗi đối tượng thuộc lớp này có quan hệ duy nhất với một đối tượng thuộc lớp kia, nhưng mỗi đối tượng thuộc lớp kia có
Ví dụ như mỗi học sinh chỉ có một lớp học, nhưng mỗi lớp học lại có thể có nhiều học sinh, hay mỗi nhân viên chỉ có thể làm cho một công ty nhưng một công ty lại có thể có nhiều nhân viên…
Quan hệ nhiều – nhiều [n – n] là mối quan hệ giữa các đối tượng thuộc hai lớp khác nhau, mỗi đối tượng thuộc lớp này có thể quan hệ với nhiều đối tượng thuộc lớp kia, và mỗi đối tượng thuộc lớp kia cũng có
Ví dụ như mỗi bệnh nhân có thể khám bệnh ở nhiều bác sĩ khác nhau, và mỗi bác sĩ lại có thể khám bệnh cho nhiều bệnh nhân…
Quan hệ tổng thể – đặc biệt hóa là mối quan hệ giữa các đối tượng thuộc hai lớp khác nhau khi đối tượng thuộc lớp này là trường hợp đặc biệt của lớp kia, và đối tượng thuộc lớp kia là trường tổng hợp của đối tượng
Ví dụ như con người là tổng hợp hóa của sinh viên, còn sinh viên là đặc biệt hóa của con người, xe máy hiệu exciter là đặc biệt hóa của xe máy và xe máy là tổng hợp của xe máy hiệu exciter…
Quan hệ Is-A
Mối quan hệ Is-A giữa các đối tượng chính là lớp này là lớp kia. Cũng ví dụ từ đầu bài viết đến giờ, sinh viên là một kẻ lừa đảo [sinh viên là con người]. Đó chính là mối quan hệ đã được thực hiện kế thừa
Các loại kế thừa
Chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về kế thừa là gì và tại sao cần phải có kế thừa, tiếp theo, hãy cùng tìm hiểu xem có những loại kế thừa nào nha
Kế thừa đơn
Kế thừa đơn [kế thừa đơn] là một lớp kế thừa duy nhất từ một lớp cha. Ví dụ như lớp sinh viên chỉ kế thừa duy nhất từ lớp con người, đó là kế thừa đơn
Kế hoạch đa cấp
Kế thừa đa cấp [kế thừa đa cấp] là một lớp kế thừa từ một lớp cha, lớp cha đó lại kết thừa từ một lớp khác. Ví dụ như lớp sinh viên kế thừa từ lớp học sinh, lớp học sinh lại kế thừa từ lớp con người, đó là kế thừa đa cấp
Kế hoạch phân cấp kế thừa
Kế thừa phân cấp [thừa kế phân cấp] là khi có nhiều hơn một lớp kế thừa từ lớp cha. Ví dụ như lớp sinh viên và lớp công nhân đều kế thừa từ lớp cha là con người
Một sơ đồ lớp không chỉ có một trong 3 loại kế thừa, mà thậm chí có thể có cả 3 và điều này hoàn toàn bình thường và rất thường xuyên
Do đó chúng ta đã tìm hiểu xong các kiểu kế thừa, giờ hãy xem cú pháp thực hiện kế thừa trong C++ như thế nào
cú pháp
Cú pháp để khai báo một lớp kế thừa từ một lớp như sau
class :
{
// code goes here
};Trong đó, lớp cha và lớp con đã được trình bày ở bên trên, phạm vi truy cập sẽ được trình bày ngay bến dưới
Giả sử mình có một lớp A với các thuộc tính, phương thức bên trong. Mình muốn khai báo lớp B kế thừa từ lớp A, mình sẽ có cú pháp như sau
class B : public/private/protected A
{
// code goes here
};Khi này, các thuộc tính trong lớp A sẽ được lớp B kế thừa. công khai/riêng tư/được bảo vệ là phạm vi truy cập của các thuộc tính sẽ được kế thừa. Hãy cùng tìm hiểu cụ thể phạm vi truy cập như thế nào ngay bên dưới
Phạm vi truy cập
Trong bài Cơ bản về Class trong C++ mình đã có giới thiệu qua về phạm vi truy cập [công cụ sửa đổi truy cập]. Tuy nhiên, phạm vi truy cập trong bài đó khác với phạm vi truy cập trong kế thừa
Có hai loại phạm vi truy cập, truy cập các thành phần từ bên ngoài đối tượng được gọi là truy cập theo chiều ngang. Truy cập các thành phần của lớp cha từ lớp con được gọi là truy cập theo chiều dọc. Phạm vi truy cập trong bài Cơ bản về Lớp trong C++ chính là truy cập theo chiều ngang
Đối với phạm vi truy cập trong kế thừa, đó là truy cập theo chiều dọc. Giả sử mình có lớp B kế thừa từ lớp A, cụ thể các phạm vi truy cập đó là như sau
- công cộng
- Thuộc tính public của A sẽ trở thành thuộc tính public của B
- Các thuộc tính được bảo vệ của A sẽ trở thành thuộc tính được bảo vệ của B
- riêng
- Thuộc tính public của A sẽ trở thành thuộc tính private của B
- Các thuộc tính được bảo vệ của A sẽ trở thành riêng tư của B
- được bảo vệ
- Thuộc tính public của A sẽ trở thành thuộc tính được bảo vệ của B
- Thuộc tính được bảo vệ của A sẽ trở thành thuộc tính được bảo vệ của B
Đối với một lớp, thuộc tính được bảo vệ cũng tương tự như riêng tư, chỉ có khác ở chỗ con lớp có thể truy cập vào phần được bảo vệ, còn riêng tư lại không cho phép truy cập
Phạm vi truy cập giúp đảm bảo tính đóng gói và che giấu thông tin của đối tượng. Ví dụ như khi thuộc tính public ở lớp cha, được kế thừa private sang lớp con, thì nó cũng trở thành private ở lớp con và không thể truy cập được từ bên ngoài lớp con. Ví dụ
class A
{
public:
int publicMethod;
};
class B : private A
{
};
// bên trong hàm main
B b;
cout sayHello[]; // phương thức cũng được kế thừa
}
};Ghi đè phương thức từ lớp cơ sở
Trong khi sử dụng tính kế thừa, bạn sẽ gặp phải trường hợp hai phương thức ở lớp con và lớp cha trùng tên nhau. Trong trường hợp này, phương thức được khai báo và định nghĩa ở lớp con sẽ ghi đè lên phương thức ở lớp cha và thay thế hoàn toàn nó. Ví dụ
________số 8Do đó, bạn có thể thấy được là, nếu như mà phương thức bị trùng tên thì nó bị ghi lại, vậy thì không còn chắc chắn được tính tái sử dụng mã của tính kế thừa. Vậy thì sao chúng ta có thể tái sử dụng lại đoạn mã của phương thức ở lớp cha?
Sử dụng thuật toán phân tích phạm vi [. ], chúng ta có thể gọi là phương thức thức từ lớp cha, ngoài ra chúng ta còn có thể bổ sung được các đoạn mã của phương thức riêng ở lớp con. Ví dụ
class A
{
public:
void sayHello[]
{
cout