私有繼承和組合

私有繼承 vs 公有繼承

公有繼承繼承的是

介面與實現

，它表示了類與類之間

is-a的關係。而私有繼承繼承的僅僅是

實現，它表示了

has-a

（或者is-implemented-in-terms-of

）的關係。

在公有繼承中，基類的公有成員在派生類中仍然公有，基類擁有的介面完整無缺地傳給了派生類，也就是說基類物件出現的每乙個地方都可以用派生類物件替換（is-a）。因此，編譯器可以安全地把派生類物件的引用、指標隱式轉換為基類物件的引用、指標。而在私有繼承中，基類的公有和保護成員在派生類中變成了私有，從外界來看，派生類物件不再擁有基類的行為。因此，編譯器不會做類似的轉換。同樣，物件切片（object slicing）也只有在公有繼承中才會出現。

[cpp]view plain

copy

class base  
}; 
class derived1: public base 
{}; 
class derived2: private base 
{}; 
void method(base &b) 
int main()

私有繼承的本質

私有繼承隱藏了基類的介面，但這些被隱藏的函式在派生類的成員函式中是可以呼叫的。所以，你在實現派生類函式的時候可以呼叫基類物件函式來完成部分功能（is-implemented-in-terms-of）。下面這個例子中，企鵝類私有繼承了鳥類。沒有公有繼承是因為企鵝並不是嚴格意義上的鳥，因為它們不會飛。如果我們要求所有的企鵝在走完路以後都要蹦一下，我們完全可以重用基類的bird::walk來完成走路這個子過程。

[cpp]view plain

copy

print?

class bird

; class penguin: private bird

private:

void jump();

};

私有繼承 vs 組合

實際上，私有繼承只是實現 has-a 的方式之一，物件組合（composition/aggregation/containment）同樣可以達到相同的目的。還是考慮企鵝的例子，鳥類物件作為了企鵝類的乙個私有成員，企鵝的行走動作是通過呼叫該私有成員（b）的公有成員函式（walk）來完成的。企鵝和鳥物件之間是一種包含關係。

[cpp]view plain

copy

print?

class bird

; class penguin

private:

void jump();

bird b;

};

同樣是 has-a 的關係，它們兩個各有什麼優缺點呢？

組合的優點

（一）組合相對於繼承來說耦合度較小，特別是當penguin類hold了乙個bird物件的指標而非物件時。這時候包含penguin定義的標頭檔案甚至都不用包含bird.h而只用乙個向前宣告即可。這樣的好處是，當bird的內部實現發生變化時，penguin類不需要重新編譯。這在大型專案中非常重要。

[cpp]view plain

copy

print?

// bird.h

class bird

; // penguin.h

class bird;

class penguin

;

（二）penguin類可以同時有多個bird類的物件成員b1，b2.. 繼承是無法做到這點的。

私有繼承的優點

（一）你要繼承乙個類，但只希望保留其中的部分公用介面。首先，公有繼承肯定不合適，因為基類介面必須全部保留。用組合可以實現，但是由於組合不會把子物件的介面暴露出來，你需要重新定義那些你希望保留的介面。為了實現介面，你需要呼叫子物件的相應函式。相比較之下，私有繼承就簡單很多。因為基類的介面派生類都有，只不過是私有的，重新把它們宣告為公有即可。比如下面這個例子，派生類只希望暴露f1和f2這兩個介面。

[cpp]view plain

copy

print?

class base

; // 使用私有繼承，暴露部分介面的工作變得非常簡單

class derived1: private base

; // 使用組合,稍微複雜些

class derived2

void f2()

private:

base b;

};

（二）如果你希望重新定義乙個類的虛函式，那麼只好用私有繼承。這點並沒有看上去那麼容易理解：由於是私有繼承，怎樣才能實現執行時多型呢？畢竟，基類的指標指向派生類物件是不允許的。如果不能調到派生類重新定義的虛函式，我們實現它又有什麼意義呢？下面這個例子給出了一種可能的模型。

[cpp]view plain

copy

print?

class base

// 相當於this->vf()，執行時多型

protected:

virtual

void vf()

};

class derived: private base

private:

virtual

void vf()

};

int main()

（三）如果要保證乙個類不具有拷貝屬性（例如mutex，資料庫連線等），應該怎麼做？一種方法是把拷貝建構函式、賦值運算子私有化。但還是有乙個問題，類的成員函式還是可以呼叫它們。乙個更好的辦法是繼承boost::noncopyable。只有當有物件拷貝動作的時候，編譯器才會合成出拷貝建構函式等，這時候編譯出錯，因為基類的拷貝函式無法訪問；當沒有拷貝動作時，不會生成拷貝函式，一切正常。注意，由於noncopyable的構造析構是保護屬性，組合方式不可行，只能使用繼承。雖然私有和公有繼承技術上都可行（因為所有noncopyable的函式都已經不是公有了），但私有繼承更好，因為這裡正是乙個is-implemented-in-terms-of 而非is-a 的關係。

[cpp]view plain

copy

print?

class noncopyable

~noncopyable() {}

private: // emphasize the following members are private

noncopyable( const noncopyable& );

const noncopyable& operator=( const noncopyable& );

};

class myclass: private boost::noncopyable

int main

（四）最後，當你需要用到乙個類保護成員的時候，不得不用私有繼承。因為保護成員對於外界不可見，但對於派生類可見。

虛析構函式的思考

當私有繼承乙個基類時，派生類物件不再是基類物件，編譯器也不會執行隱式型別轉換，因此也不會出現通過基類指標釋放派生類物件的問題。所以，如果你寫了乙個類不打算做基類，或者只打算作為以後派生類的實現（私有繼承），那麼大可不必有虛析構函式。上面的 boost::noncopyable 就是乙個例子。

小結：私有繼承中，基類所有的成員在派生類中都為私有。編譯器也因此不會做從派生類到基類的隱式型別轉換。

公有繼承表示is-a 的關係，私有繼承表示has-a 或is-implemented-in-terms-of 的關係。

私有繼承和組合都表示 has-a 關係，各有千秋。一般來說，能用組合盡量用組合，因為它鬆耦合，維護也比較簡單直觀。當必須使用私有繼承時才使用它。

私有繼承和組合

保護繼承和私有繼承

組合繼承和寄生式組合繼承

繼承和組合

私有繼承和組合

保護繼承和私有繼承

組合繼承和寄生式組合繼承

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