C++访问控制——三种继承方式

本文深入探讨了C++中公有继承、私有继承和保护继承的区别,重点阐述了保护成员在不同访问场景下的行为特性,为开发者提供了清晰的技术指导。

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不同继承方式的影响主要体现在:

1、派生类成员对基类成员的访问控制。

2、派生类对象对基类成员的访问控制。

三种继承方式:

1、公有继承(public)

① 基类的public和protected成员的访问属性在派生类中保持不变,但基类的private成员不可访问。

② 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员,但不能访问基类的private成员。

③ 通过派生类的对象只能访问基类的public成员。

2、私有继承(private)

① 基类的public和protected成员都以private身份出现在派生类中,但基类的private成员不可访问。

② 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员,但不能访问基类的private成员。

③ 通过派生类的对象不能访问基类中的任何成员。

3、保护继承(protected)

① 基类的public和protected成员都以protected身份出现在派生类中,但基类的private成员不可访问。

② 派生类中的成员函数可以直接访问基类中的public和protected成员,但不能访问基类的private成员。

③ 通过派生类的对象不能访问基类中的任何成员。

protected成员的特点与作用:

对建立其所在类对象的模块来说(水平访问时),它与private成员性质相同。对于其派上类来说(垂直访问时),它与public成员的性质相同。既实现了数据隐藏,又方便继承,实现了代码重用。

### C++继承详解 在 C++ 中,虚继承是一种特殊的继承机制,主要用于解决多重继承中的菱形继承(Diamond Problem)问题。通过虚继承,可以确保在多重继承的类层次结构中,某个基类只被派生一次,从而避免了派生类中包含多个相同基类实例的问题。 #### 虚继承的语法 虚继承的语法与普通继承类似,唯一的区别是在继承方式前加上 `virtual` 关键字。例如: ```cpp class A { public: int value; }; class B : virtual public A { // ... }; class C : virtual public A { // ... }; class D : public B, public C { // ... }; ``` 在这个例子中,类 `B` 和 `C` 都虚继承了类 `A`,而类 `D` 同时继承了 `B` 和 `C`。由于 `B` 和 `C` 是虚继承自 `A`,因此在 `D` 的实例中,`A` 只会出现一次,而不是分别从 `B` 和 `C` 各继承一次。 #### 虚继承的工作原理 虚继承的核心在于确保某个基类在整个继承层次结构中只被实例化一次。为了实现这一点,编译器会在派生类中引入额外的机制来管理对虚基类的访问。 1. **共享基类实例**:当多个派生类虚继承同一个基类时,最终的派生类中只会包含一份该基类的实例。例如,在上述代码中,尽管 `B` 和 `C` 都继承自 `A`,但 `D` 的实例中只会包含一个 `A` 的实例 [^2]。 2. **虚基类指针(vbptr)**:为了支持虚继承,编译器会在派生类中添加一个指向虚基类的指针(vbptr),用于跟踪虚基类的位置。这使得派生类能够正确地访问虚基类的成员 [^2]。 3. **构造函数的调用顺序**:在虚继承的情况下,虚基类的构造函数会由最终的派生类直接调用,而不是由中间的派生类调用。这样可以确保虚基类只被初始化一次 。 #### 使用场景 虚继承通常用于以下场景: 1. **解决菱形继承问题**:当多个派生类继承自同一个基类,并且这些派生类又被另一个类同时继承时,虚继承可以确保基类只被实例化一次,从而避免了二义性问题 [^3]。 2. **共享基类状态**:当多个派生类需要共享同一个基类的状态时,虚继承可以确保所有派生类访问的是同一个基类实例,而不是各自独立的实例 [^2]。 3. **设计接口类**:在设计接口类时,虚继承可以确保接口类的实现类能够共享某些公共的状态或行为 [^2]。 #### 示例代码 以下是一个完整的示例,展示了虚继承的使用: ```cpp #include <iostream> class A { public: int value; A() : value(0) {} }; class B : virtual public A { public: B() { value = 1; } }; class C : virtual public A { public: C() { value = 2; } }; class D : public B, public C { public: D() { std::cout << "Final value: " << value << std::endl; } }; int main() { D d; return 0; } ``` 在这个例子中,`D` 的实例中只会包含一个 `A` 的实例,因此 `value` 的值会是 `2`,因为 `C` 的构造函数最后执行 [^3]。
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