C++中类成员的访问控制权限

引入三种访问控制符

C++中，存在三种访问控制修饰符，它们分别是：

public // 公有成员
protected // 保护成员
private // 私有成员

术语

为了使文章容易理解，我们首先对以下术语作出说明：

对象：与类相对，对象是类的实例。
派生类：与基类相对，派生类就是子类。
继承：继承与派生是一个意思。继承偏重指出此过程中不变的部分，而派生则偏重于在原有基础上新增的部分。
成员：类中成员变量和成员函数的统称。

对象的访问权限

在以下的例子中，我们创建了一个简单的类。
下面，我们就来探究一下，对于该类中被不同访问控制修饰符修饰的成员，该类的对象都有什么样的访问权限。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;

public:
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    int tmp;
    CBase baseObj;

    //baseObj.a_base_private = 1;           // KO, 对象不能访问类的private成员
    //baseObj.b_base_protected = 1;         // KO, 对象不能访问类的protected成员
    baseObj.c_base_public = 1;              // OK, 对象可以访问类的public成员

    tmp = baseObj.getA();       // OK, 对象可以访问类的public成员
    tmp = baseObj.getB();       // OK, 对象可以访问类的public成员
    tmp = baseObj.getC();       // OK, 对象可以访问类的public成员
}

从以上实践中可以得出以下结论：

类可以访问自身的所有成员，不论是private, protected 还是 public。
对象只能访问类的public成员。

友元的访问权限

在以上例子的基础上，让我们来考虑一下，对于该类中被不同访问控制修饰符修饰的成员，该类的友元函数和友元类对这些成员都有什么样的访问权限。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase;
class CFriend;
void ClearBaseA(CBase &obj);

class CBase
{
friend  CFriend;                            // 声明CFriend为自己的友元类
friend  void ClearBaseB(CBase &obj);        // 声明ClearBaseA为自己的友元函数

private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;

public:
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CFriend
{
private:
    CBase obj;

public:
    CFriend(){}
    ~CFriend(){}

    int setBaseA(int f) {obj.a_base_private = f;}       // OK, 在友元类中，可以访问Base类的私有成员
    int getBaseA() const {return obj.getA();}
};

void ClearBaseB(CBase &obj)
{
    obj.b_base_protected = 0;           // OK, 在友元函数中，可以访问Base类的保护成员
}

int main()
{
    int tmp;
    CBase baseObj;
    CFriend friendObj;

    cout << baseObj.getB() << endl;     // 通过构造函数初始化为2
    ClearBaseB(baseObj);
    cout << baseObj.getB() << endl;     // 被友元函数给清0了

    cout << friendObj.getBaseA() << endl;   // 通过构造函数初始化为1
    friendObj.setBaseA(7);
    cout << friendObj.getBaseA() << endl;   // 被友元类给设置为了7
}

由上例中可以看出，友元可以访问类中的private和protected成员，对于public成员，当然更是可以访问的了，虽然以上例子中并没有验证这一点。
所以，我们可以得出以下结论：

友元函数或友元类可以访问类中的所有成员。

小结

我们换一个角度，通过以下表格总结一下。

引入三种继承方式

在C++中，在继承的过程中，有以下三种继承方式，它们分别是：

public (公有继承)
protected (保护继承)
private (私有继承)
这三个关键字与之前的三种访问控制修饰符刚好相同，但在这里，它们有不同的意义。

对于public继承，基类中的成员的访问控制修饰符不作任何改动，原样继承到派生类中。
也就是说，基类中的public成员，到了派生类中，仍然是派生类的public成员；基类中的protected成员，到了派生类中，仍然是protected成员；基类中的private成员，它对派生类不可见。
对于protected继承，基类中的public成员，在派生类中被派生为protected成员；基类中的protected成员，在派生类中仍然是protected成员；基类中的private成员，在派生类不可见。
对于private继承，基类中的public和protected成员，在派生类中，均被派生为了private成员；而基类中的private成员，对派生类不可见。

public继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过public方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;

public:
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:public CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;

public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}

    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员

    int getX() const {return x_derived_private;}
    int getY() const {return y_derived_protected;}
    int getZ() const {return z_derived_private;}
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;

    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, 基类中由private修饰的a_base_private，对派生类是不可见的，即使在派生类中都不能访问，更别提派生类对象了。
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, 对象不能访问类的protected成员(public方式继承的protected成员，在派生类中仍为protected成员)
    derivedObj.c_base_public = 1;               // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)

    cout << derivedObj.getA() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
    derivedObj.setBaseB(8);                 // OK, 对象可以访问类的public成员
    cout << derivedObj.getB() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
    derivedObj.setBaseC(9);                 // OK, 对象可以访问类的public成员
    cout << derivedObj.getC() << endl;      // OK, 对象可以访问类的public成员(public方式继承的public成员，在派生类中仍为public成员)
}

由以上例子可以看出：

基类中的private, protected, public成员，经由public继承之后，在派生类中分别为不可见private, protected,public成员。
派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

protected继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过protected方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;

public:
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:protected CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;

public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}

    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员

    int getX() const {return x_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getY() const {return y_derived_protected;}  // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getZ() const {return z_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;

    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, 对象不能访问类的private成员(protected方式继承的private成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, 对象不能访问类的protected成员(protected方式继承的protected成员，在派生类中仍为protected成员)
    //derivedObj.c_base_public = 1;             // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)

    //cout << derivedObj.getA() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
    //cout << derivedObj.getB() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
    //cout << derivedObj.getC() << endl;        // KO, 对象不可以访问类的protected成员(protected方式继承的public成员，在派生类中成为protected成员)
}

由以上例子可以看出：

基类中的private, protected, public成员，经由protected继承之后，在派生类中分别为不可见private, protected,protected成员。
派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

private继承方式

在第一个例子的基础之上，我们通过private方式继承出一个新的派生类。

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
private:
    int a_base_private;
protected:
    int b_base_protected;
public:
    int c_base_public;

public:
    CBase(){a_base_private = 1; b_base_protected = 2; c_base_public = 3;}
    ~CBase(){}

    int getA() const {return a_base_private;}       // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getB() const {return b_base_protected;}     // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getC() const {return c_base_public;}        // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

class CDerived:private CBase
{
private:
    int x_derived_private;
protected:
    int y_derived_protected;
public:
    int z_derived_private;

public:
    CDerived(){x_derived_private = 4; y_derived_protected = 5; z_derived_private = 6;}
    ~CDerived(){}

    //void setBaseA(int t){a_base_private = t;}     // KO, 派生类中不能访问基类的private成员，因为其在派生类中不可见
    void setBaseB(int t){b_base_protected = t;}     // OK, 派生类中可以访问基类的protected成员
    void setBaseC(int t){c_base_public = t;}        // OK, 派生类中可以访问基类的public成员

    int getX() const {return x_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getY() const {return y_derived_protected;}  // OK, 类可以访问自身的所有成员
    int getZ() const {return z_derived_private;}    // OK, 类可以访问自身的所有成员
};

int main()
{
    CDerived derivedObj;

    //derivedObj.a_base_private = 1;            // KO, (private方式继承的private成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.b_base_protected = 1;          // KO, (private方式继承的protected成员，在派生类中不可见)
    //derivedObj.c_base_public = 1;             // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中成为不可见)

    //cout << derivedObj.getA() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)
    //cout << derivedObj.getB() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)
    //cout << derivedObj.getC() << endl;        // KO, (private方式继承的public成员，在派生类中不可见)

    cout << derivedObj.getX() << endl;
    cout << derivedObj.getY() << endl;
    cout << derivedObj.getZ() << endl;
}

由以上例子可以看出：

基类中的private, protected, public成员，经由private继承之后，在派生类中均不可见。
派生类中不能访问基类的private成员，但可以访问基类的private和protected成员。

小结

不论何种继承方式，派生类都不能访问基类的private成员，它只能访问基类的public和protected成员。
三种继承方式对不同访问控制符修饰的成员的影响如下表所示。

总结

友元和类一样，可以访问类的所有成员。
对象只能访问类的public成员。
派生类只能访问基类的public和protected成员，而不能访问基类的private成员。
对于派生出来的类，首先根据继承方式，确定基类各成员在经指定的继承方式继承后的访问控制权限(经继承后基类各成员是变成了public,protected还是private),然后根据第1、2、3点对各成员进行访问。
经继承后，基类中的成员会根据继承方式，对各成员的访问控制符进行修改。修改之后，基类中的private成员对派生类不可见。

参考文献

郑莉 C++语言程序设计类的友元继承方式简介及公有继承私有继承和保护继承
菜鸟教程 C++ 类访问修饰符

icuic

C++中类成员的访问控制权限

引入三种访问控制符

术语

对象的访问权限

友元的访问权限

小结

引入三种继承方式

public继承方式

protected继承方式

private继承方式

小结

总结

参考文献