C++类继承方法及友元类联系与区别 [学习笔记]

ragnwang

已于 2024-12-18 21:39:15 修改

阅读量527

点赞数 24

分类专栏： C/C++ 文章标签： c++

于 2024-12-18 16:45:16 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43314095/article/details/144564416

版权

C/C++ 专栏收录该内容

16 篇文章

订阅专栏

在C++中，类的继承方式主要有三种：公有继承（public inheritance）、保护继承（protected inheritance） 和 私有继承（private inheritance）。它们主要决定了基类成员在派生类中的访问权限。以下是详细的联系与区别：

1. 公有继承 (public)

规则：
- 基类的 public 成员在派生类中仍然是 public。
- 基类的 protected 成员在派生类中仍然是 protected。
- 基类的 private 成员在派生类中不可直接访问。
用途：
- 表示 “是一个”（is-a）的关系。例如：Car 是 Vehicle。
- 用于建立一个外界可见的继承关系，基类接口可以通过派生类直接使用。

示例：

class Base {
public:
    int pub;
protected:
    int prot;
private:
    int priv;
};

class Derived : public Base {
    // pub 是 public
    // prot 是 protected
    // priv 不可访问
};

2. 保护继承 (protected)

规则：
- 基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变为 protected。
- 基类的 private 成员仍然不可直接访问。
用途：
- 保护继承限制了外界对派生类中基类成员的访问。
- 常用于不希望继承关系暴露给外部，但仍然允许派生类或子类访问。

示例：

class Base {
public:
    int pub;
protected:
    int prot;
private:
    int priv;
};

class Derived : protected Base {
    // pub 和 prot 变为 protected
    // priv 不可访问
};

3. 私有继承 (private)

规则：
- 基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变为 private。
- 基类的 private 成员仍然不可直接访问。
用途：
- 表示 “通过实现获得”（is-implemented-in-terms-of）的关系，而不是 “是一个” 关系。
- 常用于内部实现细节隐藏，外界完全不知道继承的存在。

示例：

class Base {
public:
    int pub;
protected:
    int prot;
private:
    int priv;
};

class Derived : private Base {
    // pub 和 prot 变为 private
    // priv 不可访问
};

联系与区别总结

继承方式	基类成员在派生类的访问权限	特点	外部访问基类成员	用途
public	`public` -> `public` `protected` -> `protected`	外部可见的继承关系	可以通过派生类访问	“是一个” 关系（is-a）
protected	`public` -> `protected` `protected` -> `protected`	内部继承，外部看不到继承关系	不可通过派生类访问	限制继承暴露
private	`public` -> `private` `protected` -> `private`	完全隐藏的继承关系，强内聚	不可通过派生类访问	“实现关系”（implementation）

注意事项

虚函数与继承方式：
- 无论哪种继承方式，虚函数的多态行为依然有效，只要基类成员函数是 public 或 protected。
友元关系：
- 基类的友元关系不会因为继承方式发生变化。
多重继承冲突：
- 如果多个基类中有同名成员，可能需要显式解决冲突。

根据需求选择合适的继承方式，可以更好地组织代码，提升可读性与可维护性。

在C++中，类继承和友元类都用于建立类之间的关系，但它们的目的和实现方式不同，作用范围也不同。以下是二者的详细对比与联系：

友元类

定义

友元类是通过 friend 关键字声明的，它可以直接访问另一个类的所有成员，包括私有和保护成员。

特点

无继承关系：友元类之间没有层次关系，只是单向授权访问。
访问权限广泛：友元类可以访问目标类的所有成员，包括 private 和 protected。
不影响目标类的权限体系：目标类的其他类或派生类成员访问权限不变。
是一种紧耦合的设计：友元类破坏了封装性，需要谨慎使用。

用途

用于实现紧密协作的两个类之间的关系。
当某些操作需要访问另一个类的内部实现但不需要继承时使用。

示例

class ClassA {
private:
    int secret;
public:
    ClassA(int value) : secret(value) {}
    friend class ClassB; // 声明 ClassB 为友元类
};

class ClassB {
public:
    void reveal(ClassA& a) {
        // 友元类可以直接访问 private 成员
        std::cout << "Secret value is: " << a.secret << std::endl;
    }
};

类继承与友元类的对比

特性	类继承	友元类
关系类型	层次化关系，父类与子类	授权访问，无层次化关系
访问权限	受继承方式限制（`public`、`protected`、`private`）	无限制，可以访问 `private` 和 `protected`
多向性	单向：子类从父类继承	单向：目标类授权给友元类
多态性	支持虚函数和动态多态	不支持
作用范围	子类通过继承获得基类功能	友元类仅能访问目标类内部实现
用途	实现 “是一个” 的层次结构（is-a）	紧密协作类，临时性访问需求
对封装的影响	保持封装性，但访问受权限限制	破坏封装性，允许直接访问私有成员