protected

本文展示了一个简单的C++类定义示例,说明了public、protected及private成员的区别。通过尝试访问不同访问级别的成员变量,演示了在类外部直接访问这些成员时的行为:public成员可以直接访问,而protected和private成员则不能。

class a

{

public:

int i;

protected :

int j;

private:

int k;

};

a b;

b.i ;

b.j ; // error

b.k;//error


<think>我们参考了提供的引用内容,特别是引用[1]、[2]、[3]和[4],来回答关于C++和Java中protected和private访问控制符的区别、使用场景及相关知识。 在面向对象编程中,访问控制符用于限制类成员的访问权限,以实现封装性。主要讨论private和protected两种访问控制符。 ### 一、C++中的private和protected #### 1. private(私有) - **定义**:private成员只能在定义它们的类内部访问,外部(包括派生类)无法直接访问。 - **使用场景**:通常用于隐藏类的内部实现细节,只允许类自身的成员函数访问。 - **示例**: ```cpp class MyClass { private: int privateVar; // 私有成员变量 void privateMethod() { // 私有成员函数 // 只能在类内部调用 } public: void publicMethod() { privateVar = 10; // 正确:可以在类内部访问私有成员 privateMethod(); // 正确:可以在类内部调用私有方法 } }; int main() { MyClass obj; // obj.privateVar = 20; // 错误:不能在类外部访问私有成员 // obj.privateMethod(); // 错误:不能在类外部调用私有方法 return 0; } ``` #### 2. protected(受保护) - **定义**:protected成员可以在类内部和派生类(子类)中访问,但不能在类外部访问。 - **使用场景**:通常在基类中定义,以便派生类可以继承和访问这些成员,同时对外部代码保持隐藏。 - **示例**: ```cpp class Base { protected: int protectedVar; void protectedMethod() { // 可在基类和派生类中调用 } }; class Derived : public Base { public: void derivedMethod() { protectedVar = 5; // 正确:在派生类中访问基类的protected成员 protectedMethod(); // 正确:在派生类中调用基类的protected方法 } }; int main() { Base base; // base.protectedVar = 10; // 错误:不能在类外部访问protected成员 Derived derived; // derived.protectedVar = 20; // 错误:不能在类外部访问protected成员 return 0; } ``` #### 3. 对比总结(C++) | 访问控制符 | 类内部 | 派生类 | 类外部 | |------------|--------|--------|--------| | private | ✓ | ✗ | ✗ | | protected | ✓ | ✓ | ✗ | ### 二、Java中的private和protected 在Java中,访问控制符的行为与C++类似,但存在一些差异(如包访问权限)。 #### 1. private - 只能在定义它们的类内部访问,其他类(包括子类)无法访问。 - **示例**: ```java class MyClass { private int privateVar; private void privateMethod() { // 只能在类内部调用 } public void publicMethod() { privateVar = 10; // 正确 privateMethod(); // 正确 } } class AnotherClass { public void test() { MyClass obj = new MyClass(); // obj.privateVar = 20; // 错误 // obj.privateMethod(); // 错误 } } ``` #### 2. protected - 可以被同一个包内的类访问,也可以被不同包的子类访问。 - 注意:在Java中,protected成员在不同包的子类中可以通过继承访问,但不能通过父类实例直接访问(除非在子类内部通过继承的成员访问)。 - **示例**: ```java // 文件: Base.java package package1; public class Base { protected int protectedVar; protected void protectedMethod() { System.out.println("Base protected method"); } } // 文件: Derived.java package package2; // 不同包 import package1.Base; public class Derived extends Base { public void derivedMethod() { protectedVar = 5; // 正确:在子类中访问继承的protected成员 protectedMethod(); // 正确:在子类中调用继承的protected方法 } public void test(Base base) { // base.protectedVar = 10; // 错误:不能通过父类实例直接访问protected成员(在不同包中) } } ``` #### 3. 对比总结(Java) | 访问控制符 | 同类 | 同包 | 不同包的子类 | 不同包非子类 | |------------|------|------|--------------|--------------| | private | ✓ | ✗ | ✗ | ✗ | | protected | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ | ### 三、构造函数为protected或private的情况 - **private构造函数**:常用于单例模式,禁止外部创建实例,只能通过类的静态方法获取实例。 ```cpp class Singleton { private: Singleton() {} // 私有构造函数 static Singleton* instance; public: static Singleton* getInstance() { if (instance == nullptr) { instance = new Singleton(); } return instance; } }; ``` - **protected构造函数**:通常用于基类,表示该类只能被继承,不能直接实例化(抽象基类)。 ```cpp class AbstractBase { protected: AbstractBase() {} // 受保护构造函数 public: virtual void pureVirtual() = 0; }; class Derived : public AbstractBase { public: Derived() {} // 正确:派生类可以调用基类的protected构造函数 void pureVirtual() override { /* 实现 */ } }; int main() { // AbstractBase obj; // 错误:不能直接实例化 Derived d; // 正确 return 0; } ``` ### 四、内部类中的访问控制 在Java内部类中,可以访问外部类的private成员,但如果内部类有同名成员,则需要使用`外部类名.this.成员名`来访问外部类成员(引用[4]示例): ```java class Teacher { private String const_NEZHA = "哪吒"; class Student { private String const_NEZHA = "比比东"; void speak() { System.out.println("内部类常量: " + const_NEZHA); // 比比东 System.out.println("外部类常量: " + Teacher.this.const_NEZHA); // 哪吒 } } } ``` ### 总结 - **private**:严格封装,仅类内部可见。 - **protected**:对派生类开放,适用于继承体系。 - 构造函数设为private/protected可实现特殊设计模式(如单例、抽象基类)。 - 在不同语言(C++/Java)中,protected的细节略有差异(如Java的包访问权限)。 §§相关问题§§ 1. 在C++中,如何访问类的private成员变量? 2. Java的protected访问权限与C++有哪些主要区别? 3. 单例模式中为什么要把构造函数设为private? 4. 在Java内部类中,如何访问外部类的同名成员? </think>### protected和private的区别、使用场景及相关知识 #### 一、核心区别 在面向对象编程(C++/Java)中,`private`和`protected`都是访问控制符,主要区别在于可见性范围: | 访问控制符 | 类内部 | 派生类(子类) | 同包/命名空间 | 外部代码 | |------------|--------|----------------|---------------|----------| | **private** | ✓ | ✗ | ✗ | ✗ | | **protected** | ✓ | ✓ | ✓(仅Java) | ✗ | 数学表达: 设 $C$ 为定义成员的类,$D$ 为 $C$ 的派生类,$E$ 为无关外部代码,则访问权限可表示为: $$ \text{private}: C \rightarrow \text{允许}, \quad D \cup E \rightarrow \text{拒绝} \\ \text{protected}: C \cup D \rightarrow \text{允许}, \quad E \rightarrow \text{拒绝} $$ #### 二、详细解析 ##### 1. **private(私有)** - **核心特性**: 仅允许在定义它的**类内部**访问,派生类和外部代码均不可访问[^3]。 - **使用场景**: - 隐藏内部实现细节(数据封装) - 保护敏感数据不被外部修改 - 单例模式(将构造函数设为private) - **代码示例**: ```cpp class Account { private: double balance; // 私有变量,仅类内部可访问 void deductFee() { // 私有方法 balance -= 5.0; } public: void withdraw(double amount) { if (amount <= balance) { balance -= amount; deductFee(); // 类内部可调用私有方法 } } }; ``` ##### 2. **protected(受保护)** - **核心特性**: - 允许**类内部**和**派生类**访问 - 在Java中额外允许**同包内**的类访问[^2] - **使用场景**: - 基类设计(允许子类扩展功能) - 模板方法模式(子类重写部分逻辑) - 抽象基类(protected构造函数) - **代码示例**: ```java class Vehicle { protected int speed; // 子类可访问 protected void calibrateEngine() { // 子类可重写 speed = Math.min(speed, 120); } } class Car extends Vehicle { void boost() { speed += 30; // 子类访问protected成员 calibrateEngine(); } } ``` #### 三、关键对比 1. **继承中的差异**: - `private`成员不被继承(子类不可见) - `protected`成员被子类继承并可直接访问[^1][^3] 2. **构造函数场景**: - `private构造函数`:禁止继承(如单例模式) - `protected构造函数`:允许继承但禁止直接实例化(抽象基类)[^3] 3. **内部类访问**: - Java内部类可直接访问外部类的`private/protected`成员 - 同名成员时需用`OuterClass.this.member`指定[^4] #### 四、典型应用场景 | 场景 | private | protected | |---------------------|---------|-----------| | 数据封装 | ✓ | ✗ | | 继承体系中的工具方法| ✗ | ✓ | | 单例模式 | ✓ | ✗ | | 抽象基类设计 | ✗ | ✓ | #### 五、注意事项 1. C++中`protected`成员对同命名空间的其他类不可见,而Java对同包类可见 2. 过度使用`protected`可能破坏封装性(派生类可修改内部状态) 3. 访问控制是编译期约束,不影响运行时性能 > 引用权威解释: > *“private实现强封装,protected在继承体系中平衡扩展性与封装性”*[^1] > *“Java的protected包含包访问权限,这是与C++的核心差异”*[^2] ---
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