为什么私有继承对象允许成员函数将派生*转换为基*但外部不允许？答案

【问题标题】：Why private-inheritance object allows member function cast derived* to base* but outsiders not?为什么私有继承对象允许成员函数将派生*转换为基*但外部不允许？
【发布时间】：2019-06-16 14:25:02
【问题描述】：

我正在检查一个关于私有继承的FAQ，我不太了解以下两个结论，有人可以解释一下吗？

在这两种情况下，用户（外人）都不能将 Car* 转换为 Engine* 吗？

私有继承变体允许 Car 的成员将 Car* 转换为 Engine*？

私有继承是组合的一种语法变体（AKA 聚合和/或 has-a)。

例如，“Car has-a Engine”关系可以表示为简单的构图：
class Engine {
public:
  Engine(int numCylinders);
  void start();                 // Starts this Engine
};
class Car {
public:
  Car() : e_(8) { }             // Initializes this Car with 8 cylinders
  void start() { e_.start(); }  // Start this Car by starting its Engine
private:
  Engine e_;                    // Car has-a Engine
};
“Car has-a Engine”关系也可以使用私有继承：
class Car : private Engine {    // Car has-a Engine
public:
  Car() : Engine(8) { }         // Initializes this Car with 8 cylinders
  using Engine::start;          // Start this Car by starting its Engine
};
“私有继承”和“组合”有何相似之处？有这两个变体之间的一些相似之处：

在这两种情况下，每个 Car 对象中都包含一个 Engine 成员对象

在这两种情况下，用户（外部人员）都不能将 Car* 转换为 Engine*

在这两种情况下，Car 类都有一个 start() 方法，该方法调用包含的 Engine 对象的 start() 方法。

还有几个区别：

如果您想包含每辆车有几个引擎

私有继承变体可能引入不必要的多重继承

私有继承变体允许 Car 的成员将 Car* 转换为 Engine*

私有继承变体允许访问基类的受保护成员

私有继承变体允许 Car 覆盖 Engine 的虚函数

私有继承变体使得为 Car 提供一个 start() 方法变得更简单（20 个字符与 28 个字符相比），该方法只需调用引擎的 start() 方法

【问题讨论】：

遗漏了另一个区别：私有继承将强制使用 vtables。
@van dench 这不是必须的，基类可能没有虚函数。
我很确定构造函数仍然强制使用 vtables。
@vandench 构造函数不强制使用 vtable，只有虚拟方法（或虚拟继承）可以。

标签： c++

【解决方案1】：

C++ 中private 关键字背后的动机是encapsulation——通过隐藏你的类的细节，编译器可以确保其他代码（在你的类自己的代码之外）不能也因此不依赖这些细节，因此编译器可以帮助您保证如果/当您将来更改这些细节时不需要修改其他代码。

在这种情况下，如果您通过私有继承派生子类，您就是在告诉编译器不应允许外部代码知道该继承。就外部代码而言，您的 Car 类和 Engine 类之间的关系不存在（除了作为他们不了解的实现细节）。另一方面，作为 Car 类的一部分的代码是“内部”代码，因此它会了解这种关系并利用它，如果它想这样做的话。这样，如果您更改了关系（例如，如果您将 Car 更改为从 Vehicle 而不是 Engine 的子类），您可能需要重写 Car 类中的一些代码，但您不会必须出去修复任何其他依赖Car 子类Engine 的代码，因为从一开始就不允许外部代码依赖这种关系。

【讨论】：