详谈C++保护成员和保护继承

protected 与 public 和 private 一样是用来声明成员的访问权限的。由protected声明的成员称为“受保护的成员”，或简称“保护成员”。从类的用户角度来看，保护成员等价于私有成员。但有一点与私有成员不同，保护成员可以被派生类的成员函数引用。

如果基类声明了私有成员，那么任何派生类都是不能访问它们的，若希望在派生类中能访问它们，应当把它们声明为保护成员。如果在一个类中声明了保护成员，就意味着该类可能要用作基类，在它的派生类中会访问这些成员。

在定义一个派生类时将基类的继承方式指定为protected的，称为保护继承，用保护继承方式建立的派生类称为保护派生类(protected derived class )， 其基类称为受保护的基类(protected base class )，简称保护基类。

保护继承的特点是：保护基类的公用成员和保护成员在派生类中都成了保护成员，其私有成员仍为基类私有。也就是把基类原有的公用成员也保护起来，不让类外任意访问。

表11.3 基类成员在派生类中的的访问属性

基类中的成员	在公用派生类中的访问属性	在私有派生类中的访问属性	在保护派生类中的访问属性
私有成员	不可访问	不可访问	不可访问
公用成员	公用	私有	保护
保护成员	保护	私有	保护

保护基类的所有成员在派生类中都被保护起来，类外不能访问，其公用成员和保护成 员可以被其派生类的成员函数访问。

保护基类的所有成员在派生类中都被保护起来，类外不能访问，其公用成员和保护成员可以被其派生类的成员函数访问。

比较一下私有继承和保护继承(也就是比较在私有派生类中和在保护派生类中的访问属性)， 可以发现，在直接派生类中，以上两种继承方式的作用实际上是相同的：在类外不能访问任何成员，而在派生类中可以通过成员函数访问基类中的公用成员和保护成员。但是如果继续派生，在新的派生类中，两种继承方式的作用就不同了。

例如，如果以公用继承方式派生出一个新派生类，原来私有基类中的成员在新派生类中都成为不可访问的成员，无论在派生类内或外都不能访问，而原来保护基类中的公用成员和保护成员在新派生类中为保护成员，可以被新派生类的成员函数访问。

大家需要记住：基类的私有成员被派生类继承（不管是私有继承、公有继承还是保护继承）后变为不可访问的成员，派生类中的一切成员均无法访问它们。如果需要在派生类中引用基类的某些成员，应当将基类的这些成员声明为protected，而不要声明为private。

如果善于利用保护成员，可以在类的层次结构中找到数据共享与成员隐蔽之间的结合点。既可实现某些成员的隐蔽，又可方便地继承，能实现代码重用与扩充。

通过以上的介绍，可以知道以下几点。

1) 在派生类中，成员有4种不同的访问属性：

• 公用的，派生类内和派生类外都可以访问。
• 受保护的，派生类内可以访问，派生类外不能访问，其下一层的派生类可以访问。
• 私有的，派生类内可以访问，派生类外不能访问。
• 不可访问的，派生类内和派生类外都不能访问。

表11.4 派生类中的成员的访问属性

派生类中的成员	在派生类中	在派生类外部	在下层公用派生类中
派生类中访问属性为公用的成员	可以	可以	可以
派生类中访问属性为受保护的成员	可以	不可以	可以
派生类中访问属性为私有的成员	可以	不可以	不可以
在派生类中不可访问的成员	不可以	不可以	不可以

需要说明的是：

• 这里所列出的成员的访问属性是指在派生类中所获得的访问属性。
• 所谓在派生类外部，是指在建立派生类对象的模块中，在派生类范围之外。
• 如果本派生类继续派生，则在不同的继承方式下，成员所获得的访问属性是不同的，在本表中只列出在下一层公用派生类中的情况，如果是私有继承或保护继承，大家可以从表11.3中找到答案。

2) 类的成员在不同作用域中有不同的访问属性，对这一点要十分清楚。一个成员的访问属性是有前提的，要看它在哪一个作用域中。有的读者问：“一个基类的公用成 员，在派生类中变成保护的，究竟它本身是公用的还是保护的？”应当说：这是同一个成员在不同的作用域中所表现出的不同特征。例如，学校人事部门掌握了全校师生员工的资 料，学校的领导可以查阅任何人的材料，学校下属的系只能从全校的资料中得到本系师生员工的资料，而不能查阅其他部门任何人的材料。如果你要问：能否查阅张某某的材料， 无法一概而论，必须查明你的身份，才能决定该人的材料能否被你“访问”。

在未介绍派生类之前，类的成员只属于其所属的类，不涉及其他类，不会引起歧义。 在介绍派生类后，就存在一个问题：在哪个范围内讨论成员的特征，同一个成员在不同 的继承层次中有不同的特征。为了说明这个概念，可以打个比方，汽车驾驶证是按地区核发的，北京的驾驶证在北京市范围内畅通无阻，如果到了外地，可能会受到某些限制，到了外国就无效了。同一个驾驶员在不同地区的权利是不同的。又譬如，到医院探视病人，如 果允许你进人病房近距离地看望病人并与之交谈，则可对病人了解比较深人；如果只允许你在玻璃门窗外探视，在一定距离外看到病人，只能对病人状况有粗略的印象；如果只允许在病区的走廊里通过电视看病人活动的片段镜头，那就更间接了。人们在不同的场合下对同一个病人，得到不同的信息，或者说，这个病人在不同的场合下的“可见性”不同。

平常，人们常习惯说某类的公用成员如何如何，这在一般不致引起误解的情况下是可以的。但是决不要误认为该成员的访问属性只能是公用的而不能改变。在讨论成员的访问属性时，一定要说明是对什么范围而言的，如基类的成员a，在基类中的访问属性是公用的，在私有派生类中的访问属性是私有的。

下面通过一个例子说明怎样访问保护成员。

[例11.3] 在派生类中引用保护成员。

1. #include <iostream>
2. #include <string>
3. using namespace std;
4. class Student//声明基类
5. {
6. public:
7. //基类公用成员
8. void display( );
9. protected:
10. //基类保护成员
11. int num;
12. string name;
13. char sex;
14. };
15. //定义基类成员函数
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方式声明派生类Student1
24. {
25. public:
26. void display1( );//派生类公用成员函数
27. private:
28. int age;//派生类私有数据成员
29. string addr;//派生类私有数据成员
30. };
31. void Student1::display1( )//定义派生类公用成员函数
32. {
33. cout<<"num: "<<num<<endl;//引用基类的保护成员，合法
34. cout<<"name: "<<name<<endl;//引用基类的保护成员，合法
35. cout<<"sex: "<<sex<<endl;//引用基类的保护成员，合法
36. cout<<"age: "<<age<<endl;//引用派生类的私有成员，合法
37. cout<<"address: "<<addr<<endl; //引用派生类的私有成员，合法
38. }
39. int main( )
40. {
41. Student1 stud1; //stud1是派生类Student1类的对象
42. stud1.display1( ); //合法，display1是派生类中的公用成员函数
43. stud1.num=10023; //错误，外界不能访问保护成员
44. return 0;
45. }

在派生类的成员函数中引用基类的保护成员是合法的。基类的保护成员对派生类的外界来说是不可访问的（例如，num是基类Student中的保护成员，由于派生类是保护继承，因此它在派生类中仍然是受保护的，外界不能用stud1.num来引用它），但在派生类内，它相当于私有成员，可以通过派生类的成员函数访问。可以看到，保护成员和私有成员不同之处，在于把保护成员的访问范围扩展到派生类中。

注意：在程序中通过派生类Student1的对象stud1的公用成员函数display1去访问基类的保护成员num、name和sex，不要误认为可以通过派生类对象名去访问基类的保护 成员（如stud1.num是错误的）。