C++訪問控制符詳解

一、前言

    C++標準中定義了三種類成員訪問控制符：public、protected和private，分別譯爲公有的、保護的、私有的。當然，這是在一個類的內部聲明這三種控制符的意思，那要是在一個繼承體系中會是怎麼樣的呢？

二、控制符訪問特點

    首先說明這三種訪問控制符各自的訪問控制特點，指出這三種控制符聲明的變量可以被哪些實體訪問：

    （1）public成員：能被本類的成員函數（不管是哪一種控制符聲明的成員函數，都可以）、友元函數、本類的對象、其派生類的成員函數（不管是哪一種控制符聲明的成員函數，都可以）；

    （2）protected成員：能被本類的成員函數（不管是哪一種控制符聲明的成員函數，都可以）、友元函數、其派生類的成員函數（不管是哪一種控制符聲明的成員函數，都可以）；

    （3）private成員：能被本類的成員函數（不管是哪一種控制符聲明的成員函數，都可以）、友元函數；

通過以上介紹，可以總結爲：

    （1）對類的用戶而言，即使用類對象實例的人（還有一種說法就是指只能看到類的頭文件的人，因爲設計類的人都將他寫的實現文件編譯成了二進制文件，在Windows下是.lib、.obj後綴的文件），通過類對象實例，只能訪問到類的public成員（函數或變量）；

    （2）對類本身而言，即類的設計者，在設計類的過程中，他可以通過類的所有的成員函數（三種控制符聲明），或者友元函數訪問其類內部所有的成員（函數或變量），不管其要該成員（函數或變量）是用哪一種控制符聲明的，都可以訪問。

    （3）對該類的派生類而言，到這裏只能說基類的public、protected的成員對它來說是可見的，即可以訪問，但具體怎麼訪問，這涉及到了C++類繼承的知識，接下來會重點解釋這一條。

三、C++訪問控制與繼承

    在一個繼承體系中，會涉及到兩層訪問控制符，一層在類的派生列表中，另一層則是在基類中。龐大而複雜的繼承體系看起來是不好理解的（其實也確實不好理解，哈哈），但它歸根結底是單層繼承的擴展，所以這裏我就以單層public繼承結構來說明C++訪問控制與繼承的關係，繼承結構爲Drived  ：public Base。

    既然這裏涉及到繼承，那先必須要理解的一點就是C++繼承體系中派生類的對象模型，這在C++Primer和《深度探索C++對象模型》都有解釋，即派生類的內存模型主要包括兩部分：基類部分和派生類部分，其中基類部分是從基類繼承而來的，派生類部分是自己定義的。

    上述第一層訪問控制符（即派生列表中）影響的是派生類中基類部分成員（函數或變量）的訪問控制權限（也僅僅只有這一點影響），具體的影響爲：

        （1）public繼承（保持不變）：派生類中基類部分的成員（函數或變量）的訪問控制權限和其在基類中聲明的權限一樣；

        （2）protected繼承（各自降低一個權限）：基類中public成員在派生類中變成protected權限，其他成員都變爲private權限；

        （3）private繼承（全部私有化）：派生類中基類部分的成員（函數或變量）的訪問控制權限全部變爲private成員。

好，現在解釋了第一層訪問控制符，那麼派生類中所有成員（基類部分由上面的可以解釋，派生類部分本身就已經聲明）的訪問控制權限都確定了，那現在的問題就是能不能訪問了。

    針對這裏的單層public繼承結構的例子，基類部分的成員的訪問控制權限保持不變，下面分三種情況進行解釋：

        （1）基類部分的public成員。請注意，儘管派生類的內存模型分爲兩部分，但這兩部分都屬於派生類對象。所以派生類（類本身）的所有成員函數（不管哪一種訪問控制符）都能訪問基類部分的public成員（函數或變量），同時派生類對象也直接可以訪問（通過成員訪問操作符）。

        （2）基類部分的protected成員。派生類（類本身）的所有成員函數（不管哪一種訪問控制符）都能訪問基類部分的protected成員（函數或變量），但派生類對象不能直接訪問（基類對象自己都不能訪問它的protected成員，派生類當然不可以）。

        （3）基類部分的private成員。派生類（類本身）的所有成員函數（不管哪一種訪問控制符）都不能訪問基類部分的private成員（函數或變量），同樣派生類對象也不能直接訪問。

下面對以上三種情況在VS2010中進行測試，這裏只進行編輯，VS2010自動檢錯功能就能提示相應錯誤

class Base
{
public:
	int pub_mem;
protected:
	int pro_mem;
private:
	int pri_mem;

//對類自身來說，其成員函數，無論何種權限說明，都可以訪問類中的任何權限的成員變量
public:
	int base_fun_pub() {}
protected:
	int base_fun_pro() {}
private:
	int base_fun_pri() {}
};

class Drived: public Base
{
//pub、pro、pri成員函數都能訪問其基類部分的public、protected成員變量，但都不能訪問private成員
public:
	int drived_fun_pub()
	{
		pub_mem = 0;     //情況（1）
		pro_mem = 0;     //情況（2）
		pri_mem = 0;     //情況（3）（錯誤，不能訪問）
	}
protected:
	int drived_fun_pro()
	{
		pub_mem = 0;    //情況（1）
		pro_mem = 0;    //情況（2）
		pri_mem = 0;    //情況（3）（錯誤，不能訪問）
	}
private:
	int drived_fun_pri()
	{
		pub_mem = 0;   //情況（1）
		pro_mem = 0;   //情況（2）
		pri_mem = 0;    //情況（3）（錯誤，不能訪問）
	}
private:
	int j;
};

void main()
{
	/******************單層public繼承爲例**********************/
	Drived drivedobj;
	drivedobj.pub_mem;    //情況（1）
	drivedobj.pro_mem;    //情況（2）（錯誤，不能訪問）
	drivedobj.pri_mem;    //情況（3）（錯誤，不能訪問）
}

在VS2010中顯示的結果是（自動下劃紅線提示的就是訪問權限錯誤）：

四、總結

    其實不管繼承還是不繼承，都可以當做是在一個單層類（沒有繼承）中進行訪問控制權限分析，因爲在繼承情況下無非是多了一個繼承列表中的訪問控制符，這個控制符影響的是基類中的成員在派生類中是什麼樣的訪問權限（只有這一點影響），而這點影響非常好解釋（見上面第三節解釋），一旦解釋了派生列表中的訪問控制符，就可以視爲一個單一類的成員來訪問，所以，解釋一個類的成員訪問權限的步驟爲：

    1、如果是派生類，記住兩點

        （1）先解釋派生列表中的控制符，確定基類中各成員在派生類中是什麼屬性；

        （2）對派生類而言，派生類對象只能訪問基類中原有屬性爲public的成員，派生類本身（成員函數）只能訪問基類中原有屬性爲protected和public的成員（注意，是原有屬性，不管經過派生列表訪問控制符解釋之後的屬性是什麼）。

    2、如果不是派生類

        （1）其對象只能訪問public屬性的成員；

        （2）對於類的接口實現代碼（所有三種屬性的成員函數）來說，它能訪問所有訪問權限的成員。

    所以說，對於繼承體系來說，無疑就多出了一層疑惑：即基類中成員到了派生類中是什麼訪問屬性的？一旦解決了這個問題，那就變成了單一類的訪問問題了。