Java、C++中子类对父类函数覆盖的可访问性缩小的区别介绍

2023-09-18 06:33:05 143

前言

“Java和C++中子类对父类函数覆盖的可访问性缩小的问题”的题目看起来比较学术化，但的确是一个容易忽视的问题。本文力求详细阐述这一问题在Java以及C++中的区别。

先介绍什么是“子类对父类函数覆盖的可访问性缩小”。对于继承而言，子类可以覆盖父类的“虚函数”——尽管Java中没有虚函数这一术语，但可以把Java的所有函数都看作虚函数，因为Java的所有函数都可以被子类覆盖。这里仅借用“虚函数”这一名词的含义，不深究语言的细节。Java和C++都允许在覆盖时，改变函数的可访问性。所谓“可访问性”，就是使用public、protected、private等访问控制符进行修饰，用来控制函数能否被访问到。通常可访问性的顺序为（由于C++中没有包的概念，因此暂不考虑包访问控制符，这并不影响这里的讨论）：

public>protected>private

以Java为例：

classBase{
protectedvoidsayHello(){
System.out.println("HelloinBase");
}
}
classChildextendsBase{
publicvoidsayHello(){
System.out.println("HelloinChild");
}
}

注意：这里的sayHello()函数。父类Base中，该函数使用protected访问控制符进行修饰。而子类将其改用public，这不会有任何问题。子类对父类函数覆盖时，扩大可访问性，通常都不是问题。

当子类对父类函数覆盖的可访问性缩小时，Java和C++采取了不同的策略。

首先以Java为例，看下面的代码：

classBase{
publicvoidsayHello(){
System.out.println("HelloinBase");
}
}
classChildextendsBase{
privatevoidsayHello(){
System.out.println("HelloinChild");
}
}

上面的代码中，高亮的第8行会有编译错误——这段代码根本不能通过编译！Java不允许子类在覆盖父类函数时，缩小可访问性。至于原因，我们可以用一个例子来说明。例如我们在类外部写下面的代码：

Basebase=newBase();
base.sayHello();
base=newChild();
base.sayHello();

假如之前的代码可以通过编译，那么就存在这么一种可能：当base指向newBase()时，sayHello()是可以访问到的，但是当base指向newChild()时，sayHello()却无法访问到！在Java看来这是一个矛盾，应该避免出现这种问题，因此，Java从编译器的角度规定我们不能写出上面的代码。

针对C++，情况又有所区别。来看C++的例子：

classBase{
public:
virtualvoidsayHello(){
std::cout<<"HelloinBase";
}
}
classChild:publicBase{
private:
voidsayHello(){
std::cout<<"HelloinChild";
}
}

这段代码在C++中是完全正确的。注意，这里的子类在覆盖父类函数时，缩小了可访问性。如果你没有看出有什么问题，那么我们完全可以在类外部写出下面的代码：

Childchild;
child.sayHello();//不能通过编译，因为sayHello()是private的
static_cast(child).sayHello();//可以通过编译，因为sayHello()是public的

第2行调用是失败的，因为在Child中，sayHello()是private的，不能在外部调用。然而，当我们使用static_cast将Child强制转换成Base对象时，事情发生了改变——对于Base而言，sayHello()是public的，因此可以正常调用。

针对这一点，C++标准的Memberaccesscontrol一章中的Accesstovirtualfunctions一节可以找到如下的例子：

classB{
public:
virtualintf();
};
classD:publicB{
private:
intf();
};
voidf(){
Dd;
B*pb=&d;
D*pd=&d;
pb->f();//OK:B::f()ispublic,D::f()isinvoked
pd->f();//error:D::f()isprivate
}

对此，C++标准给出的解释是：

Accessischeckedatthecallpointusingthetypeoftheexpressionusedtodenotetheobjectforwhichthememberfunctioniscalled(B*intheexampleabove).Theaccessofthememberfunctionintheclassinwhichitwasdefined(Dintheexampleabove)isingeneralnotknown.

简单翻译过来有两条要点：

访问控制是在调用时检查的，也就是说，谁调用了这个函数，就检查谁能不能访问这个函数
类中成员函数的可访问性一般而言是不知道的，也就是说，检查可访问性时，并不能知道这个函数在定义时到底是public的还是private的，因此也就无法据此检查可访问性

正因如此，C++的调用方似乎可以通过一些技巧性转换，“巧妙地”调用到原本无法访问的函数。一个更加实际的例子是：Qt里面，QObject::event()函数是public，而其子类QWidget的event()函数则改变成protected。具体可以阅读Qt的相关代码。

总结来说，在子类覆盖父类函数时，Java严格限制了子类不能缩小函数可访问性，但C++无此限制。个人认为，从软件工程的角度来说，Java的规定无疑更具有工程上面的意义，函数的调用也更加一致。C++的标准则会明显简化编译器实现，但是对工程而言并不算很好的参考。

PS：C++标准的正式版是需要购买的，但是草案可以免费下载。C++标准草案的下载地址可以在下面的页面找到：https://isocpp.org/std/the-standard

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对毛票票的支持。

Java、C++中子类对父类函数覆盖的可访问性缩小的区别介绍

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