C++访问控制符详解

一、前言

    C++标准中定义了三种类成员访问控制符：public、protected和private，分别译为公有的、保护的、私有的。当然，这是在一个类的内部声明这三种控制符的意思，那要是在一个继承体系中会是怎么样的呢？

二、控制符访问特点

    首先说明这三种访问控制符各自的访问控制特点，指出这三种控制符声明的变量可以被哪些实体访问：

    （1）public成员：能被本类的成员函数（不管是哪一种控制符声明的成员函数，都可以）、友元函数、本类的对象、其派生类的成员函数（不管是哪一种控制符声明的成员函数，都可以）；

    （2）protected成员：能被本类的成员函数（不管是哪一种控制符声明的成员函数，都可以）、友元函数、其派生类的成员函数（不管是哪一种控制符声明的成员函数，都可以）；

    （3）private成员：能被本类的成员函数（不管是哪一种控制符声明的成员函数，都可以）、友元函数；

通过以上介绍，可以总结为：

    （1）对类的用户而言，即使用类对象实例的人（还有一种说法就是指只能看到类的头文件的人，因为设计类的人都将他写的实现文件编译成了二进制文件，在Windows下是.lib、.obj后缀的文件），通过类对象实例，只能访问到类的public成员（函数或变量）；

    （2）对类本身而言，即类的设计者，在设计类的过程中，他可以通过类的所有的成员函数（三种控制符声明），或者友元函数访问其类内部所有的成员（函数或变量），不管其要该成员（函数或变量）是用哪一种控制符声明的，都可以访问。

    （3）对该类的派生类而言，到这里只能说基类的public、protected的成员对它来说是可见的，即可以访问，但具体怎么访问，这涉及到了C++类继承的知识，接下来会重点解释这一条。

三、C++访问控制与继承

    在一个继承体系中，会涉及到两层访问控制符，一层在类的派生列表中，另一层则是在基类中。庞大而复杂的继承体系看起来是不好理解的（其实也确实不好理解，哈哈），但它归根结底是单层继承的扩展，所以这里我就以单层public继承结构来说明C++访问控制与继承的关系，继承结构为Drived  ：public Base。

    既然这里涉及到继承，那先必须要理解的一点就是C++继承体系中派生类的对象模型，这在C++Primer和《深度探索C++对象模型》都有解释，即派生类的内存模型主要包括两部分：基类部分和派生类部分，其中基类部分是从基类继承而来的，派生类部分是自己定义的。

    上述第一层访问控制符（即派生列表中）影响的是派生类中基类部分成员（函数或变量）的访问控制权限（也仅仅只有这一点影响），具体的影响为：

        （1）public继承（保持不变）：派生类中基类部分的成员（函数或变量）的访问控制权限和其在基类中声明的权限一样；

        （2）protected继承（各自降低一个权限）：基类中public成员在派生类中变成protected权限，其他成员都变为private权限；

        （3）private继承（全部私有化）：派生类中基类部分的成员（函数或变量）的访问控制权限全部变为private成员。

好，现在解释了第一层访问控制符，那么派生类中所有成员（基类部分由上面的可以解释，派生类部分本身就已经声明）的访问控制权限都确定了，那现在的问题就是能不能访问了。

    针对这里的单层public继承结构的例子，基类部分的成员的访问控制权限保持不变，下面分三种情况进行解释：

        （1）基类部分的public成员。请注意，尽管派生类的内存模型分为两部分，但这两部分都属于派生类对象。所以派生类（类本身）的所有成员函数（不管哪一种访问控制符）都能访问基类部分的public成员（函数或变量），同时派生类对象也直接可以访问（通过成员访问操作符）。

        （2）基类部分的protected成员。派生类（类本身）的所有成员函数（不管哪一种访问控制符）都能访问基类部分的protected成员（函数或变量），但派生类对象不能直接访问（基类对象自己都不能访问它的protected成员，派生类当然不可以）。

        （3）基类部分的private成员。派生类（类本身）的所有成员函数（不管哪一种访问控制符）都不能访问基类部分的private成员（函数或变量），同样派生类对象也不能直接访问。

下面对以上三种情况在VS2010中进行测试，这里只进行编辑，VS2010自动检错功能就能提示相应错误

class Base{public:int pub_mem;protected:int pro_mem;private:int pri_mem;//对类自身来说，其成员函数，无论何种权限说明，都可以访问类中的任何权限的成员变量public:int base_fun_pub() {}protected:int base_fun_pro() {}private:int base_fun_pri() {}};class Drived: public Base{//pub、pro、pri成员函数都能访问其基类部分的public、protected成员变量，但都不能访问private成员public:int drived_fun_pub(){pub_mem = 0;     //情况（1）pro_mem = 0;     //情况（2）pri_mem = 0;     //情况（3）（错误，不能访问）}protected:int drived_fun_pro(){pub_mem = 0;    //情况（1）pro_mem = 0;    //情况（2）pri_mem = 0;    //情况（3）（错误，不能访问）}private:int drived_fun_pri(){pub_mem = 0;   //情况（1）pro_mem = 0;   //情况（2）pri_mem = 0;    //情况（3）（错误，不能访问）}private:int j;};void main(){/******************单层public继承为例**********************/Drived drivedobj;drivedobj.pub_mem;    //情况（1）drivedobj.pro_mem;    //情况（2）（错误，不能访问）drivedobj.pri_mem;    //情况（3）（错误，不能访问）}

在VS2010中显示的结果是（自动下划红线提示的就是访问权限错误）：

四、总结

    其实不管继承还是不继承，都可以当做是在一个单层类（没有继承）中进行访问控制权限分析，因为在继承情况下无非是多了一个继承列表中的访问控制符，这个控制符影响的是基类中的成员在派生类中是什么样的访问权限（只有这一点影响），而这点影响非常好解释（见上面第三节解释），一旦解释了派生列表中的访问控制符，就可以视为一个单一类的成员来访问，所以，解释一个类的成员访问权限的步骤为：

    1、如果是派生类，记住两点

        （1）先解释派生列表中的控制符，确定基类中各成员在派生类中是什么属性；

        （2）对派生类而言，派生类对象不能访问基类中任何成员，而派生类本身（成员函数）只能访问基类中原有属性为protected和public的成员（注意，是原有属性，不管经过派生列表访问控制符解释之后的属性是什么）。

    2、如果不是派生类

        （1）其对象只能访问public属性的成员；

        （2）对于类的接口实现代码（所有三种属性的成员函数）来说，它能访问所有访问权限的成员。

    所以说，对于继承体系来说，无疑就多出了一层疑惑：即基类中成员到了派生类中是什么访问属性的？一旦解决了这个问题，那就变成了单一类的访问问题了。