詳談C++保護成員和保護繼承

protected 與 public 和 private 一樣是用來聲明成員的通路權限的。由protected聲明的成員稱為“受保護的成員”，或簡稱“保護成員”。從類的使用者角度來看，保護成員等價于私有成員。但有一點與私有成員不同，保護成員可以被派生類的成員函數引用。

如果基類聲明了私有成員，那麼任何派生類都是不能通路它們的，若希望在派生類中能通路它們，應當把它們聲明為保護成員。如果在一個類中聲明了保護成員，就意味着該類可能要用作基類，在它的派生類中會通路這些成員。

在定義一個派生類時将基類的繼承方式指定為protected的，稱為保護繼承，用保護繼承方式建立的派生類稱為保護派生類(protected derived class )， 其基類稱為受保護的基類(protected base class )，簡稱保護基類。

保護繼承的特點是：保護基類的公用成員和保護成員在派生類中都成了保護成員，其私有成員仍為基類私有。也就是把基類原有的公用成員也保護起來，不讓類外任意通路。

表11.3 基類成員在派生類中的的通路屬性

基類中的成員	在公用派生類中的通路屬性	在私有派生類中的通路屬性	在保護派生類中的通路屬性
私有成員	不可通路	不可通路	不可通路
公用成員	公用	私有	保護
保護成員	保護	私有	保護

保護基類的所有成員在派生類中都被保護起來，類外不能通路，其公用成員和保護成 員可以被其派生類的成員函數通路。

保護基類的所有成員在派生類中都被保護起來，類外不能通路，其公用成員和保護成員可以被其派生類的成員函數通路。

比較一下私有繼承和保護繼承(也就是比較在私有派生類中和在保護派生類中的通路屬性)， 可以發現，在直接派生類中，以上兩種繼承方式的作用實際上是相同的：在類外不能通路任何成員，而在派生類中可以通過成員函數通路基類中的公用成員和保護成員。但是如果繼續派生，在新的派生類中，兩種繼承方式的作用就不同了。

例如，如果以公用繼承方式派生出一個新派生類，原來私有基類中的成員在新派生類中都成為不可通路的成員，無論在派生類内或外都不能通路，而原來保護基類中的公用成員和保護成員在新派生類中為保護成員，可以被新派生類的成員函數通路。

大家需要記住：基類的私有成員被派生類繼承（不管是私有繼承、公有繼承還是保護繼承）後變為不可通路的成員，派生類中的一切成員均無法通路它們。如果需要在派生類中引用基類的某些成員，應當将基類的這些成員聲明為protected，而不要聲明為private。

如果善于利用保護成員，可以在類的層次結構中找到資料共享與成員隐蔽之間的結合點。既可實作某些成員的隐蔽，又可友善地繼承，能實作代碼重用與擴充。

通過以上的介紹，可以知道以下幾點。

1) 在派生類中，成員有4種不同的通路屬性：

• 公用的，派生類内和派生類外都可以通路。
• 受保護的，派生類内可以通路，派生類外不能通路，其下一層的派生類可以通路。
• 私有的，派生類内可以通路，派生類外不能通路。
• 不可通路的，派生類内和派生類外都不能通路。

表11.4 派生類中的成員的通路屬性

派生類中的成員	在派生類中	在派生類外部	在下層公用派生類中
派生類中通路屬性為公用的成員	可以	可以	可以
派生類中通路屬性為受保護的成員	可以	不可以	可以
派生類中通路屬性為私有的成員	可以	不可以	不可以
在派生類中不可通路的成員	不可以	不可以	不可以

需要說明的是：

• 這裡所列出的成員的通路屬性是指在派生類中所獲得的通路屬性。
• 所謂在派生類外部，是指在建立派生類對象的子產品中，在派生類範圍之外。
• 如果本派生類繼續派生，則在不同的繼承方式下，成員所獲得的通路屬性是不同的，在本表中隻列出在下一層公用派生類中的情況，如果是私有繼承或保護繼承，大家可以從表11.3中找到答案。

2) 類的成員在不同作用域中有不同的通路屬性，對這一點要十厘清楚。一個成員的通路屬性是有前提的，要看它在哪一個作用域中。有的讀者問：“一個基類的公用成 員，在派生類中變成保護的，究竟它本身是公用的還是保護的？”應當說：這是同一個成員在不同的作用域中所表現出的不同特征。例如，學校人事部門掌握了全校師生員工的資 料，學校的上司可以查閱任何人的材料，學校下屬的系隻能從全校的資料中得到本系師生員工的資料，而不能查閱其他部門任何人的材料。如果你要問：能否查閱張某某的材料， 無法一概而論，必須查明你的身份，才能決定該人的材料能否被你“通路”。

在未介紹派生類之前，類的成員隻屬于其所屬的類，不涉及其他類，不會引起歧義。 在介紹派生類後，就存在一個問題：在哪個範圍内讨論成員的特征，同一個成員在不同 的繼承層次中有不同的特征。為了說明這個概念，可以打個比方，汽車駕駛證是按地區核發的，北京的駕駛證在北京市範圍内暢通無阻，如果到了外地，可能會受到某些限制，到了外國就無效了。同一個駕駛員在不同地區的權利是不同的。又譬如，到醫院探視病人，如 果允許你進人病房近距離地看望病人并與之交談，則可對病人了解比較深人；如果隻允許你在玻璃門窗外探視，在一定距離外看到病人，隻能對病人狀況有粗略的印象；如果隻允許在病區的走廊裡通過電視看病人活動的片段鏡頭，那就更間接了。人們在不同的場合下對同一個病人，得到不同的資訊，或者說，這個病人在不同的場合下的“可見性”不同。

平常，人們常習慣說某類的公用成員如何如何，這在一般不緻引起誤解的情況下是可以的。但是決不要誤認為該成員的通路屬性隻能是公用的而不能改變。在讨論成員的通路屬性時，一定要說明是對什麼範圍而言的，如基類的成員a，在基類中的通路屬性是公用的，在私有派生類中的通路屬性是私有的。

下面通過一個例子說明怎樣通路保護成員。

[例11.3] 在派生類中引用保護成員。

1. #include <iostream>
2. #include <string>
3. using namespace std;
4. class Student//聲明基類
5. {
6. public:
7. //基類公用成員
8. void display( );
9. protected:
10. //基類保護成員
11. int num;
12. string name;
13. char sex;
14. };
15. //定義基類成員函數
16. void Student::display( )
17. {
18. cout<<"num: "<<num<<endl;
19. cout<<"name: "<<name<<endl;
20. cout<<"sex: "<<sex<<endl;
21. }
22. class Student1: protected
23. Student //用protected方式聲明派生類Student1
24. {
25. public:
26. void display1( );//派生類公用成員函數
27. private:
28. int age;//派生類私有資料成員
29. string addr;//派生類私有資料成員
30. };
31. void Student1::display1( )//定義派生類公用成員函數
32. {
33. cout<<"num: "<<num<<endl;//引用基類的保護成員，合法
34. cout<<"name: "<<name<<endl;//引用基類的保護成員，合法
35. cout<<"sex: "<<sex<<endl;//引用基類的保護成員，合法
36. cout<<"age: "<<age<<endl;//引用派生類的私有成員，合法
37. cout<<"address: "<<addr<<endl; //引用派生類的私有成員，合法
38. }
39. int main( )
40. {
41. Student1 stud1; //stud1是派生類Student1類的對象
42. stud1.display1( ); //合法，display1是派生類中的公用成員函數
43. stud1.num=10023; //錯誤，外界不能通路保護成員
44. return 0;
45. }

在派生類的成員函數中引用基類的保護成員是合法的。基類的保護成員對派生類的外界來說是不可通路的（例如，num是基類Student中的保護成員，由于派生類是保護繼承，是以它在派生類中仍然是受保護的，外界不能用stud1.num來引用它），但在派生類内，它相當于私有成員，可以通過派生類的成員函數通路。可以看到，保護成員和私有成員不同之處，在于把保護成員的通路範圍擴充到派生類中。

注意：在程式中通過派生類Student1的對象stud1的公用成員函數display1去通路基類的保護成員num、name和sex，不要誤認為可以通過派生類對象名去通路基類的保護 成員（如stud1.num是錯誤的）。

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