Item 39 私有继承

C++编译器把公有继承的类当作基类的特例，私有继承则不同：

 

class Person { ... };class Student: private Person { ... }; // 私有继承void eat(const Person& p); // Person可以“吃”void study(const Student& s); // Student可以“学”Person p; // p is a PersonStudent s; // s is a Studenteat(p); // fine, p is a Personeat(s); // error! a Student isn't a Person

 

可以看到，编译器并不把派生类对象转化为基类对象。
而且，所有基类的成员函数在派生类里都成为私有的。

公有继承中，基类和派生类有“类型”上的一致性；私有继承中，派生类只是对基类的某些成员函数感兴趣，借助它们实现功能。
所以，私有继承只继承了所有的“实现”细节，并不继承基类的接口。所以，私有继承和软件设计没关系，只和软件实现有关系。

Item 38引入的复合模式也是针对实现的。那么在实现时，如何在二者之间选择？答案：
1> 尽量用复合模式。
2> 如果涉及到protected member或者虚函数，考虑私有继承。
3> 一种极端情况。

看下例的widget。
如果一个软件的执行是分阶段的，那么不同的阶段肯定会有不同的执行模式。我们要跟踪每个成员函数的执行，然后定时汇报情况，同时输出widget的状态。所以我们需要Timer类：

 

class Timer {public:explicit Timer(int tickFrequency); // 可以调节表速virtual void onTick() const; // 可以自定义，从而在走表的时候做任何事...};

 

不过，要想自定义onTick，必须使用继承！而且公有继承不行，因为Widget明显不是Timer，二者不能在类型上有继承关系。也不能让Widget客户使用onTick这个接口。所以：

 

class Widget: private Timer {private:virtual void onTick() const;...};

 

如果不使用私有继承，使用“复合 + 公有继承”的话：

 

class Widget {private:class WidgetTimer: public Timer {public:virtual void onTick() const;...};WidgetTimer timer;...};

 

虽然可行，但是麻烦。

使用“复合 + 公有派生”这种方案是这么考虑的：
1> 你想让Widget有被派生的能力，但是又不想让其onTick被重定义。那么就不能让Widget直接从Timer派生，私有派生也不行。Item 35说了，派生类即使不能访问，也能重定义派生来的虚函数。所以Widget自建了一个私有的WidgetTimer类，只供自己使用，不让派生类染指。
2> 可以减小Widget对Timer的编译依赖。Widget如果从Timer派生，必须要#include "Timer.h"，以便在编译时找到其定义。这就是依赖了！使用WidgetTimer，可以只用一个指针，然后把WidgetTimer移到外面，则去掉了依赖。

使用私有继承的极端情况：你要处理一个不占内存的类（该类没有non-static数据成员，没有虚函数，没有虚基类）。
但出于技术原因，C++不允许出现空类！

 

class Empty {}; // has no dataclass HoldsAnInt { // should need only space for an intprivate:int x;Empty e;};

 

此时，sizeof(HoldsAnInt) > sizeof(int)。而且大多数编译器里，sizeof(Empty) = 1。C++会在空类里悄悄插个char。而且编译器对类做对齐处理，所以HoldsAnInt不会只有一个多余的char。
不过，空类不空，这种情况只用于那些freestanding类。这些类不和别的类构成继承关系。有继承关系就不一样了：

 

class HoldsAnInt: private Empty {private:int x;};

 

此时，sizeof(HoldsAnInt) == sizeof(int)。这有个编译器专门术语：EBO——empty base optimization。EBO只存在于单继承。