详解C++编程中的私有继承和公有继承

C++类的私有继承
在声明一个派生类时将基类的继承方式指定为private的，称为私有继承，用私有继承方式建立的派生类称为私有派生类(private derived class )， 其基类称为私有基类(private base class )。

私有基类的公用成员和保护成员在派生类中的访问属性相当于派生类中的私有成员，即派生类的成员函数能访问它们，而在派生类外不能访问它们。私有基类的私有成员在派生类中成为不可访问的成员，只有基类的成员函数可以引用它们。一个基类成员在基类中的访问属性和在派生类中的访问属性可能是不同的。私有基类的成员在私有派生类中的访问属性见下表。

上表不必死记硬背，只需理解：既然声明为私有继承，就表示将原来能被外界引用的成员隐藏起来，不让外界引用，因此私有基类的公用成员和保护成员理所当然地成为派生类中的私有成员。

私有基类的私有成员按规定只能被基类的成员函数引用，在基类外当然不能访问他们，因此它们在派生类中是隐蔽的，不可访问的。

对于不需要再往下继承的类的功能可以用私有继承方式把它隐蔽起来，这样，下一层的派生类无法访问它的任何成员。可以知道，一个成员在不同的派生层次中的访问属性可能是不同的，它与继承方式有关。

[例]

class Student1: private Student//用私有继承方式声明派生类Student1
{
public:
  void display_1( ) //输出两个数据成员的值
  {
   cout<<"age: "<<age<<endl; //引用派生类的私有成员，正确
   cout<<"address: "<<addr<<endl;
  } //引用派生类的私有成员，正确
private:
  int age;
  string addr;
};

请分析下面的主函数：

int main( )
{
  Student1 stud1;//定义一个Student1类的对象stud1
  stud1.display(); //错误，私有基类的公用成员函数在派生类中是私有函数
  stud1.display_1( );//正确，Display_1函数是Student1类的公用函数
  stud1.age=18; //错误，外界不能引用派生类的私有成员
  return 0;
}

可以看到：
不能通过派生类对象(如stud1)引用从私有基类继承过来的任何成员(如stud1.display()或stud1.num)。
派生类的成员函数不能访问私有基类的私有成员，但可以访问私有基类的公用成员(如stud1.display_1函数可以调用基类的公用成员函数display，但不能引用基类的私有成员num)。

不少读者提出这样一个问題：私有基类的私有成员mun等数据成员只能被基类的成员函数引用，而私有基类的公用成员函数又不能被派生类外调用，那么，有没有办法调用私有基类的公用成员函数，从而引用私有基类的私有成员呢？有。

应当注意到，虽然在派生类外不能通过派生类对象调用私有基类的公用成员函数，但可以通过派生类的成员函数调用私有基类的公用成员函数(此时它是派生类中的私有成员函数，可以被派生类的任何成员函数调用)。

可将上面的私有派生类的成员函数定义改写为：

void display_1( )//输出5个数据成员的值
{
  display(): //调用基类的公用成员函数，输出3个数据成员的值
  cout<<"age: "<<age<<endl; //输出派生类的私有数据成员
  cout<<"address: "<<addr<<endl;
} //输出派生类的私有数据成员

main函数可改写为：

int main( )
{
  Student1 stud1;
  stud1.display_1( );//display_1函数是派生类Student1类的公用函数
  return 0;
}

这样就能正确地引用私有基类的私有成员。可以看到，本例采用的方法是：
在main函数中调用派生类中的公用成员函数stud1.display_1；
通过该公用成员函数调用基类的公用成员函数display(它在派生类中是私有函数，可以被派生类中的任何成员函数调用)；
通过基类的公用成员函数display引用基类中的数据成员。

请根据上面的要求，补充和完善上面的程序，使之成为完整、正确的程序，程序中应包括输入数据的函数。

由于私有派生类限制太多，使用不方便，一般不常使用。

C++类的公用继承
在定义一个派生类时将基类的继承方式指定为public的，称为公用继承，用公用继承方式建立的派生类称为公用派生类(public derived class )，其基类称为公用基类(public base class )。

采用公用继承方式时，基类的公用成员和保护成员在派生类中仍然保持其公用成员和保护成员的属性，而基类的私有成员在派生类中并没有成为派生类的私有成员，它仍然是基类的私有成员，只有基类的成员函数可以引用它，而不能被派生类的成员函数引用，因此就成为派生类中的不可访问的成员。公用基类的成员在派生类中的访问属性见表。

有人问，既然是公用继承，为什么不让访问基类的私有成员呢？要知道，这是C++中一个重要的软件工程观点。因为私有成员体现了数据的封装性，隐藏私有成员有利于测试、调试和修改系统。如果把基类所有成员的访问权限都原封不动地继承到派生类，使基类的私有成员在派生类中仍保持其私有性质，派生类成员能访问基类的私有成员，那么岂非基类和派生类没有界限了？这就破坏了基类的封装性。如果派生类再继续派生一个新的派生类，也能访问基类的私有成员，那么在这个基类的所有派生类的层次上都能访问基类的私有成员，这就完全丢弃了封装性带来的好处。保护私有成员是一条重要的原则。

[例] 访问公有基类的成员。下面写出类的声明部分：

Class Student//声明基类
{
public: //基类公用成员
  void get_value( )
  {
   cin>>num>>name>>sex;
  }
  void display( )
  {
   cout<<" num: "<<num<<endl;
   cout<<" name: "<<name<<endl;
   cout<<" sex: "<<sex<<endl;
  }
private: //基类私有成员
  int num;
  string name;
  char sex;
};
class Student1: public Student //以public方式声明派生类Student1
{
public:
  void display_1( )
  {
   cout<<" num: "<<num<<endl; //企图引用基类的私有成员，错误
   cout<<" name: "<<name<<endl; //企图引用基类的私有成员，错误
   cout<<" sex: "<<sex<<endl; //企图引用基类的私有成员，错误
   cout<<" age: "<<age<<endl; //引用派生类的私有成员，正确
   cout<<" address: "<<addr<<endl;
  } //引用派生类的私有成员，正确
private:
  int age;
  string addr;
};

由于基类的私有成员对派生类来说是不可访问的，因此在派生类中的display_1函数中直接引用基类的私有数据成员num，name和sex是不允许的。只能通过基类的公用成员函数来引用基类的私有数据成员。可以将派生类Student1的声明改为

class Student1: public Student //以public方式声明派生类Student1
{
public:
  void display_1( )
  {
   cout<<" age: "<<age<<endl; //引用派生类的私有成员，正确
   cout<<" address: "<<addr<<endl; //引用派生类的私有成员，正确
  }
private:
  int age; string addr;
};

然后在main函数中分别调用基类的display函数和派生类中的display_1函数，先后输出5个数据。

可以这样写main函数（假设对象stud中已有数据）：

int main( )
{
  Student1 stud;//定义派生类Student1的对象stud
  stud.display( ); //调用基类的公用成员函数，输出基类中3个数据成员的值
  stud.display_1(); //调用派生类公用成员函数，输出派生类中两个数据成员的值
  return 0;
}

请根据上面的分析，写出完整的程序，程序中应包括输入数据的函数。

实际上，程序还可以改进，在派生类的display_1函数中调用基类的display函数，在主函数中只要写一行：

  stud.display_1();

即可输出5个数据。

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