没有学不会的C++:public, protected 和 private 关键字

C++ 中的继承有 3 种方式,分别是 public、protected 和 private,这三种方式分别对应不同的父类成员的访问权限,总结如下:

  1. public、protected 和 private 子类都不能访问父类的 private 成员
  2. public 作用域下,父类的 public 成员会被继承为 public,父类的 protected 成员会被继承为 protected
  3. protected 作用域下,父类的 public 和 protected 成员会被继承为 protected 成员
  4. private 作用域下,父类的 public 和 protected 成员会被继承为 private 成员

这 4 条规则实际上只有第 2 条是常用的,下面说下这 3 种作用域的使用场景。

public 继承是一种 is-a 关系

我们经常会将子对象强制转换(casting)为父对象,而 public 继承在这种强制转换的场景下是无障碍的,这种情况下,子类对象可以理解为一种特殊的父类对象,即它们是一种 is-a 的关系;除此之外,其他的由 protected 或 private 作用域继承而来的对象就不具备这样的关系,下面是一个简单的例子:

#include <iostream>
using namespace std;

class B {
private:
    int val_;
public:
    B(int val) : val_(val) {}
    void print_val() { cout << "val_ = " << val_ << endl; }
};

class D_pub : public B {
public:
    D_pub(int val)
    : B(val)
    {}
};

class D_pro : protected B {
public:
    D_pro(int val)
    : B(val)
    {}
};

int main() {
    D_pub pub(1);
    B* b = &pub;
    b->print_val();
    
    D_pro dpro(1);
    B* b2 = &dpro; // error: 'B' is an inaccessible base of 'D_pro'
}

上面例子中,类 B 是一个基类,D_pub 是一个使用 public 作用域的子类,而 D_pro 是使用 protected 作用域的子类,我们在 main 中分别创建 D_pub 的对象 pub 和 D_pro 的对象 dpro,并分别赋值给父类指针,可以看到,将 D_pro 对象赋值给父类指针的语句报编译错误,原因在于类 B 中的可访问成员在 D_pro 中变成了不可访问成员,即 D_pro 对象不再是一个特殊意义的 B 对象,它们之间不具备 is-a 关系。以此类推,private 继承的子类和父类也没有 is-a 关系。

protected 和 private 继承是一种 has-a 关系

protected 和 private 继承类似于组合模式(composition),它是一种 has-a 关系,我们看一个组合模式的例子:

class hat {
public:
    void wear() {}
};

class child {
    hat h_;
public:
    void hat_wear() { h_.wear(); }
};

上面的代码中,child 类是以将 hat 组合进来的方式实现的,即让 child 类也具备 hat 的方法,一种很好的办法是将 hat 作为 child 的一个成员,从语义上,child 和 hat 具备 has-a 的关系。下面我们看使用 protected 或 private 继承如何实现 has-a 的关系:

class child : private hat {
public:
    using hat::wear; // 此时 child 对象就可以调用 hat::wear 方法了
};

int main() {
  child c;
  c.wear();
}

我们将 child 以 private 的方式继承自 hat,并将 hat::wear 方法放置在 child 的 public 作用域中,这样 child 就「拥有了 hat 的能力」,它们之间也是一种 has-a 关系。

虽然不同的实现达到了相同的效果,但依然不建议使用 private 或 protected 的方式实现 has-a 的关系,而建议更多的使用组合模式,一是因为组合模式更为直观,其二是因为组合模式将组合的多个对象解耦(它们没有多一层继承关系),其三是组合模式更为灵活,试想一个类有多个组合对象的情况。

总结

以上,我们介绍了 C++ 中继承的三种作用域,此时我们需要记住 4 个规则:

  1. public, protected 和 private 子类都不能访问父类的 private 成员
  2. public 作用域下,父类的 public 成员会被继承为 public,父类的 protected 成员会被继承为 protected
  3. protected 作用域下,父类的 public 和 protected 成员会被继承为 protected 成员
  4. private 作用域下,父类的 public 和 protected 成员会被继承为 private 成员

以及 2 个使用场景:

  1. public 继承是一种 is-a 的关系
  2. private 或 protected 继承是 has-a 关系;但我们一般不使用这种方式实现 has-a 需求,一般会使用组合模式

参考:Advanced C++: Inheritance - Public, Protected, and Private

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,294评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,493评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,790评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,595评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,718评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,906评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,053评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,797评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,250评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,570评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,711评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,388评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,018评论 3 316
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,796评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,023评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,461评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,595评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容