C++ public/protected/private继承规则及使用疑问

以下是我的理解，恳请各位指正：C++类的继承可见性规则在多层继承场景下十分重要，对吗？

class Base {
public :
    int a;
protected : 
    int b;
private :
    int c;
};

class Layer_1 : private Base {  /* everything from ´Base´ is now */
    int z{Base::a};             /* considered a private of ´Layer_1´ */
    int r{Base::b};             /* but accessible here */
};

class Layer_2 : Layer_1 {   /* Nothing in ´Layer_1´ is accessible from */
    int y{Layer_1::a};      /* ´Layer_2´,as ´Layer_1´ inherited everything */
};  // invalid ~~~~^        /* from ´Base´ into their private scope */

问题与解答 #

1. 这些继承可见性规则还有其他用途吗？

• 当然有。除了控制多层继承的访问权限，它还能实现接口隔离：比如用private继承可以把基类的接口隐藏，只暴露子类自己定义的接口，避免外部误调用基类方法；
• 还能辅助实现实现复用：比如private/protected继承基类，只是为了复用基类的代码逻辑，但不想让外部感知到基类的存在；
• 另外，protected继承可以让子类的子类也能访问基类的成员，适合构建类族的共享逻辑。

2. 必须谨慎使用，因为一旦以protected方式继承类后，无法再改为public等，该说法是否正确？

• 这个说法是对的。继承方式是子类定义时就固定的，一旦确定为protected继承，后续子类（比如Layer_2继承Layer_1）无法改变Layer_1对Base的继承可见性。也就是说，Layer_1把Base的成员变成protected后，Layer_2只能看到这些protected成员，没法把它们再改成public暴露给外部。

3. 若仅存在Base和Layer两个类，由于不会再继承Layer，那么以何种方式继承Base其实无关紧要，对吗？

• 不完全对。即使没有后续继承，不同的继承方式对外部访问权限还是有影响：
  • public继承：外部可以通过Layer对象直接访问Base的public成员（比如Layer obj; obj.a;是合法的）；
  • protected/private继承：外部无法访问Base的任何成员，哪怕是public的a，外部通过Layer对象访问会报错；
• 另外，private继承下，Layer内部虽然能访问Base的public/protected成员，但这些成员在Layer里是private的，哪怕未来突然要继承Layer，也没法用，不过如果确定永远不会继承，这一点可以忽略，但外部访问的差异还是存在的。

4. 关于public/protected/private继承的使用时机和方式，是否有公认的惯例或行业标准，还是需根据具体情况决定，并无固定规则？

• 有公认的惯例：
  • public继承：最常用，代表"is-a"关系（比如class Dog : public Animal，狗是一种动物），此时基类的接口完全暴露给外部，符合面向对象的多态设计；
  • protected继承：用于构建类族内部的共享逻辑，代表"is-implemented-in-terms-of"的变种，只有子类和子类的子类能访问基类成员，外部看不到；
  • private继承：代表"is-implemented-in-terms-of"（实现上依赖基类），只是为了复用基类的代码，外部完全感知不到基类的存在，相当于把基类当成子类的内部实现细节；
• 当然具体场景还是要灵活调整，但这些惯例是行业内普遍遵循的，能让代码更易读，符合其他开发者的预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者LLL