C++公有继承、保护继承与私有继承的本质区别解析

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在C++面向对象编程中，继承是实现代码复用和构建类层次结构的核心机制。然而，许多初学者甚至有一定经验的开发者，对public、protected和private三种继承方式的实际影响仍存在困惑。本文将深入剖析这三种继承方式在成员访问权限传递上的本质区别，并通过清晰的代码示例帮助读者彻底掌握其使用场景。

一、基础概念回顾：成员访问控制符

在讨论继承前，需先明确类成员的三种访问控制符：

public：任何地方均可访问。
protected：仅类自身、派生类及友元可访问。
private：仅类自身及友元可访问，派生类不可见。

当一个类从基类继承时，基类成员在派生类中的“可见性”不仅取决于其原始访问级别，还受到继承方式的影响。

C++公有继承、保护继承与私有继承的本质区别解析

二、三种继承方式的权限映射规则

C++规定了如下继承权限映射规则：

基类成员访问级别	public 继承	protected 继承	private 继承
public	public	protected	private
protected	protected	protected	private
private	不可访问	不可访问	不可访问

关键点在于：继承方式决定了基类成员在派生类中的“新访问级别”，而private成员无论何种继承方式均不可被派生类直接访问。

三、代码示例详解

以下通过完整代码演示三种继承方式的行为差异。

// 基类定义
class Base {
public:
    int pub = 1;
protected:
    int pro = 2;
private:
    int pri = 3; // 派生类永远无法直接访问
};

// 公有继承
class DerivedPublic : public Base {
public:
    void access() {
        pub = 10; // OK: public -> public
        pro = 20; // OK: protected -> protected
        // pri = 30; // 编译错误：基类 private 成员不可访问
    }
};

// 保护继承
class DerivedProtected : protected Base {
public:
    void access() {
        pub = 10; // OK: public -> protected
        pro = 20; // OK: protected -> protected
    }
};

// 私有继承
class DerivedPrivate : private Base {
public:
    void access() {
        pub = 10; // OK: public -> private
        pro = 20; // OK: protected -> private
    }
};

接下来，我们测试外部代码对派生类成员的访问能力：

int main() {
    DerivedPublic dp;
    dp.pub = 100; // OK：公有继承保留 public

    DerivedProtected dpro;
    // dpro.pub = 100; // 错误！pub 在派生类中变为 protected

    DerivedPrivate dpr;
    // dpr.pub = 100; // 错误！pub 在派生类中变为 private

    return 0;
}

四、多层继承中的行为延续

继承方式的影响会沿继承链传递。例如，若A以protected方式继承Base，而B又以public方式继承A，则Base的public成员在B中仍为protected。

class A : protected Base {
    // Base::pub 现在是 protected
};

class B : public A {
public:
    void test() {
        pub = 5; // OK：因为 A 中 pub 是 protected，B 可访问
    }
};

int main() {
    B b;
    // b.pub = 10; // 错误！在 B 中 pub 仍是 protected，外部不可访问
    return 0;
}

五、何时使用哪种继承方式？

public 继承：表示“is-a”关系（如“狗是一种动物”），是最常用的方式。它保持接口一致性，允许派生类对象被当作基类对象使用（多态基础）。
protected/private 继承：通常表示“is-implemented-in-terms-of”（基于……实现）关系，属于实现复用而非接口复用。它们隐藏基类接口，防止外部误用。