C++ 类的继承：public、protected、private 访问控制

C++ 的类继承机制允许你基于已有类创建新类，并复用其代码。但继承时如何控制成员的可见性，直接决定了派生类能否访问基类的成员，也影响外部代码对派生类对象的操作权限。关键就在于继承方式（public、protected、private）与成员原始访问修饰符（public、protected、private）的组合效果。

理解三种访问修饰符的原始含义

在讨论继承前，先明确类内部三种访问修饰符的作用：

1. public 成员：任何地方都能访问，包括类外代码、派生类。
2. protected 成员：仅当前类和其派生类可访问，类外代码不可见。
3. private 成员：只有定义它的类自身能访问，派生类和类外代码都不可见。

例如：

class Base {
public:
    int pub = 1;
protected:
    int pro = 2;
private:
    int pri = 3;
};

• 在 main() 中只能访问 pub。
• 在派生类中可以访问 pub 和 pro，但不能访问 pri。

继承方式如何改变成员的访问级别

当你用不同方式继承基类时，基类成员在派生类中的“新访问级别”会发生变化。规则如下：

1. public 继承：基类成员的访问级别保持不变。
2. protected 继承：基类的 public 成员在派生类中变为 protected；protected 成员仍为 protected；private 成员依然不可见。
3. private 继承：基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变为 private；private 成员依然不可见。

下面通过一个表格清晰展示所有组合结果：

注意：“不可见”意味着派生类无法直接使用该成员，无论继承方式如何。

实际代码演示三种继承方式

1. public 继承（最常用）

class Base {
public:
    int pub = 1;
protected:
    int pro = 2;
};

class DerivedPublic : public Base {
public:
    void test() {
        pub = 10;  // ✅ 可访问
        pro = 20;  // ✅ 可访问
    }
};

int main() {
    DerivedPublic d;
    d.pub = 100;  // ✅ 外部可访问
    // d.pro = 200; // ❌ 编译错误：pro 是 protected
}

2. protected 继承

class DerivedProtected : protected Base {
public:
    void test() {
        pub = 10;  // ✅ 可访问（现在是 protected）
        pro = 20;  // ✅ 可访问
    }
};

int main() {
    DerivedProtected d;
    // d.pub = 100; // ❌ 编译错误：pub 在派生类中是 protected
}

3. private 继承

class DerivedPrivate : private Base {
public:
    void test() {
        pub = 10;  // ✅ 可访问（现在是 private）
        pro = 20;  // ✅ 可访问
    }
};

int main() {
    DerivedPrivate d;
    // d.pub = 100; // ❌ 编译错误：pub 在派生类中是 private
}

如何选择继承方式？

绝大多数情况下，只使用 public 继承。因为：

• 它表达了“is-a”关系（例如，“狗 is-a 动物”），符合面向对象设计原则。
• 保持接口一致性，外部代码可以像使用基类一样使用派生类对象。

protected 或 private 继承通常用于实现细节复用，而非接口复用。例如，当你想复用某个类的功能，但不希望暴露其公共接口时，可用 private 继承（此时更推荐组合而非继承）。

特殊情况：using 声明提升访问级别

即使使用了 private 或 protected 继承，你仍可通过 using 声明在派生类中提升特定成员的访问级别：

class Derived : private Base {
public:
    using Base::pub;  // 将 pub 提升为 public
    // pro 仍然是 private（不可提升，因原始为 protected）
};

int main() {
    Derived d;
    d.pub = 50;  // ✅ 现在可以访问
}

注意：using 只能提升访问级别，不能降低；且不能用于基类的 private 成员（因为根本不可见）。

验证你的理解：快速自查

1. 创建一个基类 A，包含 public、protected、private 成员各一个。
2. 分别用 public、protected、private 方式继承 A，得到三个派生类。
3. 在每个派生类的成员函数中尝试访问基类的三个成员，记录哪些能编译通过。
4. 在 main 函数中尝试通过派生类对象访问 public 成员，观察是否成功。

你会发现：只有 public 继承能让基类的 public 成员在派生类对象上依然可访问。其他继承方式都会限制外部访问，即使成员原本是 public。