C++中类成员的访问控制权限

其他 2018-12-17 00:08:00 阅读次数: 0

引入三种访问控制符

C++中，存在三种访问控制修饰符，它们分别是：

  • public // 公有成员
  • protected // 保护成员
  • private // 私有成员

术语

为了使文章容易理解，我们首先对以下术语作出说明：

  • 对象： 与类相对，对象是类的实例。
  • 派生类：与基类相对，派生类就是子类。
  • 继承：继承与派生是一个意思。继承偏重指出此过程中不变的部分，而派生则偏重于在原有基础上新增的部分。
  • 成员：类中成员变量和成员函数的统称。

对象的访问权限

在以下的例子中，我们创建了一个简单的类。
下面，我们就来探究一下，对于该类中被不同访问控制修饰符修饰的成员，该类的对象都有什么样的访问权限。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;
    
public: 
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    int tmp;
    CBase baseObj;
    
    //baseObj.a_base_private = 1;           // KO, 对象不能访问类的private成员
    //baseObj.b_base_protected = 1;         // KO, 对象不能访问类的protected成员
    baseObj.c_base_public = 1;              // OK, 对象可以访问类的public成员
    
    tmp = baseObj.getA();       // OK, 对象可以访问类的public成员
    tmp = baseObj.getB();       // OK, 对象可以访问类的public成员
    tmp = baseObj.getC();       // OK, 对象可以访问类的public成员
}

从以上实践中可以得出以下结论：

  1. 类可以访问自身的所有成员，不论是private, protected 还是 public。
  2. 对象只能访问类的public成员。

友元的访问权限

在以上例子的基础上，让我们来考虑一下，对于该类中被不同访问控制修饰符修饰的成员，该类的友元函数和友元类对这些成员都有什么样的访问权限。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase;
class CFriend;
void ClearBaseA(CBase &obj);

class CBase
{
friend  CFriend;                            // 声明CFriend为自己的友元类
friend  void ClearBaseB(CBase &obj);        // 声明ClearBaseA为自己的友元函数

private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;
    
public: 
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CFriend
{
private:
    CBase obj;
    
public:
    CFriend(){}
    ~CFriend(){}
    
    int setBaseA(int f) {obj.a_base_private = f;}       // OK, 在友元类中，可以访问Base类的私有成员
    int getBaseA() const {return obj.getA();}
};

void ClearBaseB(CBase &obj)
{
    obj.b_base_protected = 0;           // OK, 在友元函数中，可以访问Base类的保护成员
}

int main()
{
    int tmp;
    CBase baseObj;
    CFriend friendObj;
    
    cout << baseObj.getB() << endl;     // 通过构造函数初始化为2
    ClearBaseB(baseObj);
    cout << baseObj.getB() << endl;     // 被友元函数给清0了
    
    cout << friendObj.getBaseA() << endl;   // 通过构造函数初始化为1
    friendObj.setBaseA(7);
    cout << friendObj.getBaseA() << endl;   // 被友元类给设置为了7
}

由上例中可以看出，友元可以访问类中的private和protected成员，对于public成员，当然更是可以访问的了，虽然以上例子中并没有验证这一点。
所以，我们可以得出以下结论：

  1. 友元函数或友元类可以访问类中的所有成员。

小结

我们换一个角度，通过以下表格总结一下。

访问控制修饰符 类 对象 友元
public 可访问 可访问 可访问
protected 可访问 不可访问 可访问
private 可访问 不可访问 可访问

引入三种继承方式

在C++中，在继承的过程中，有以下三种继承方式，它们分别是：

  • public (公有继承)
  • protected (保护继承)
  • private (私有继承)
    这三个关键字与之前的三种访问控制修饰符刚好相同，但在这里，它们有不同的意义。
  1. 对于public继承，基类中的成员的访问控制修饰符不作任何改动，原样继承到派生类中。
    也就是说，基类中的public成员，到了派生类中，仍然是派生类的public成员；基类中的protected成员，到了派生类中，仍然是protected成员；基类中的private成员，它对派生类不可见。
  2. 对于protected继承，基类中的public成员，在派生类中被派生为protected成员；基类中的protected成员，在派生类中仍然是protected成员；基类中的private成员，在派生类不可见。
  3. 对于private继承，基类中的public和protected成员，在派生类中，均被派生为了private成员；而基类中的private成员，对派生类不可见。

public继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过public方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;
    
public: 
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:public CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;
    
public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}
    
    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员  

    int getX() const {return x_derived_private;}
    int getY() const {return y_derived_protected;}
    int getZ() const {return z_derived_private;}
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;
    
    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, 基类中由private修饰的a_base_private，对派生类是不可见的，即使在派生类中都不能访问，更别提派生类对象了。 
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, 对象不能访问类的protected成员(public方式继承的protected成员，在派生类中仍为protected成员)
    derivedObj.c_base_public = 1;               // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
    
    cout << derivedObj.getA() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
    derivedObj.setBaseB(8);                 // OK, 对象可以访问类的public成员
    cout << derivedObj.getB() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
    derivedObj.setBaseC(9);                 // OK, 对象可以访问类的public成员
    cout << derivedObj.getC() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
}

由以上例子可以看出：

  1. 基类中的private, protected, public成员，经由public继承之后，在派生类中分别为不可见private, protected,public成员。
  2. 派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

protected继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过protected方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;
    
public: 
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:protected CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;
    
public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}

    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员

    int getX() const {return x_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getY() const {return y_derived_protected;}  // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getZ() const {return z_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;
    
    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, 对象不能访问类的private成员(protected方式继承的private成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, 对象不能访问类的protected成员(protected方式继承的protected成员，在派生类中仍为protected成员)
    //derivedObj.c_base_public = 1;             // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
    
    //cout << derivedObj.getA() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
    //cout << derivedObj.getB() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
    //cout << derivedObj.getC() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
}

由以上例子可以看出：

  1. 基类中的private, protected, public成员，经由protected继承之后，在派生类中分别为不可见private, protected,protected成员。
  2. 派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

private继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过private方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;
    
public: 
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:private CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;
    
public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}

    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员，因为其在派生类中不可见
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员

    int getX() const {return x_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getY() const {return y_derived_protected;}  // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getZ() const {return z_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;
    
    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, (private方式继承的private成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, (private方式继承的protected成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.c_base_public = 1;             // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中成为不可见)
    
    //cout << derivedObj.getA() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)
    //cout << derivedObj.getB() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)
    //cout << derivedObj.getC() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)
    
    cout << derivedObj.getX() << endl;
    cout << derivedObj.getY() << endl;
    cout << derivedObj.getZ() << endl;
}

由以上例子可以看出：

  1. 基类中的private, protected, public成员，经由private继承之后，在派生类中均不可见。
  2. 派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

小结

  • 不论何种继承方式，派生类都不能访问基类的private成员，它只能访问基类的public和protected成员。
  • 三种继承方式对不同访问控制符修饰的成员的影响如下表所示。
访问控制修饰符 public继承 protected继承 private继承
public public protected private
protected protected protected private
private private private private

总结

  1. 友元和类一样，可以访问类的所有成员。
  2. 对象只能访问类的public成员。
  3. 派生类只能访问基类的public和protected成员，而不能访问基类的private成员。
  4. 对于派生出来的类，首先根据继承方式，确定基类各成员在经指定的继承方式继承后的访问控制权限(经继承后基类各成员是变成了public,protected还是private),然后根据第1、2、3点对各成员进行访问。
  5. 经继承后，基类中的成员会根据继承方式，对各成员的访问控制符进行修改。修改之后，基类中的private成员对派生类不可见。

参考文献

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转载自www.cnblogs.com/outs/p/10128993.html
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