Публичное, защищённое и приватное наследование в C++: подробный разбор

Публичное, защищённое и приватное наследование в C++

В этом руководстве мы изучим public, protected и private наследование в C++ на примерах.

В C++ наследовании можно породить дочерний класс от базового в разных режимах доступа. Например:

class Base { .... ... .... };
class Derived : public Base { .... ... .... };

Ключевое слово public в строке

class Derived : public Base

означает, что производный класс создан в публичном режиме. Альтернативно можно использовать protected или private режимы.

Эти три ключевых слова (public, protected, private) называются спецификаторами доступа при наследовании в C++.

---

Public, protected и private наследование в C++

Public, protected и private наследование имеют следующие свойства:

• Public наследование: public члены базового остаются public в производном, protected — остаются protected.
• Protected наследование: public и protected члены базового становятся protected в производном.
• Private наследование: public и protected члены базового становятся private в производном.

class Base {
public:
    int x;
protected:
    int y;
private:
    int z;
};

class PublicDerived: public Base {
    // x — public
    // y — protected
    // z — недоступен из PublicDerived
};

class ProtectedDerived: protected Base {
    // x — protected
    // y — protected
    // z — недоступен из ProtectedDerived
};

class PrivateDerived: private Base {
    // x — private
    // y — private
    // z — недоступен из PrivateDerived
}

---

Пример 1: Публичное наследование в C++

// C++ программа для демонстрации публичного наследования
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    // Функция для доступа к private члену
    int getPVT() { return pvt; }
};

class PublicDerived : public Base {
public:
    // Функция для доступа к protected члену из Base
    int getProt() { return prot; }
};

int main() {
    PublicDerived object1;
    cout << "Private = " << object1.getPVT() << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.pub << endl;
    return 0;
}

Вывод

Private = 1
Protected = 2
Public = 3

Здесь PublicDerived наследуется от Base в публичном режиме.

В результате в PublicDerived:

• prot унаследован как protected.
• pub и getPVT() унаследованы как public.
• pvt недоступен, так как он private в Base.

Так как private и protected члены недоступны из main(), нужны публичные функции getPVT() и getProt() для доступа:

// Ошибка: член "Base::pvt" недоступен
cout << "Private = " << object1.pvt;
// Ошибка: член "Base::prot" недоступен
cout << "Protected = " << object1.prot;

Обратите внимание: getPVT() определена внутри Base, а getProt() — внутри PublicDerived.

Это потому, что pvt (private в Base) недоступен для PublicDerived. А prot доступен для PublicDerived благодаря публичному наследованию, поэтому getProt() может обратиться к нему изнутри PublicDerived.

---

Доступность при публичном наследовании

Доступность	private члены	protected члены	public члены
Базовый класс	Да	Да	Да
Производный класс	Нет	Да	Да

---

Пример 2: Защищённое наследование в C++

// C++ программа для демонстрации защищённого наследования
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    int getPVT() { return pvt; }
};

class ProtectedDerived : protected Base {
public:
    int getProt() { return prot; }
    int getPub() { return pub; }
};

int main() {
    ProtectedDerived object1;
    cout << "Private cannot be accessed." << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.getPub() << endl;
    return 0;
}

Вывод

Private cannot be accessed.
Protected = 2
Public = 3

Здесь ProtectedDerived наследуется от Base в защищённом режиме.

В результате в ProtectedDerived:

• prot, pub и getPVT() унаследованы как protected.
• pvt недоступен, так как он private в Base.

Как известно, protected члены нельзя обращать напрямую извне класса. Поэтому мы не можем использовать getPVT() из ProtectedDerived.

Именно поэтому нужен getPub() в ProtectedDerived для доступа к pub:

// Ошибка: член "Base::getPVT()" недоступен
cout << "Private = " << object1.getPVT();
// Ошибка: член "Base::pub" недоступен
cout << "Public = " << object1.pub;

---

Доступность при защищённом наследовании

Доступность	private члены	protected члены	public члены
Базовый класс	Да	Да	Да
Производный класс	Нет	Да	Да (унаследованы как protected)

---

Пример 3: Приватное наследование в C++

// C++ программа для демонстрации приватного наследования
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    int getPVT() { return pvt; }
};

class PrivateDerived : private Base {
public:
    int getProt() { return prot; }
    int getPub() { return pub; }
};

int main() {
    PrivateDerived object1;
    cout << "Private cannot be accessed." << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.getPub() << endl;
    return 0;
}

Вывод

Private cannot be accessed.
Protected = 2
Public = 3

Здесь PrivateDerived наследуется от Base в приватном режиме.

В результате в PrivateDerived:

• prot, pub и getPVT() унаследованы как private.
• pvt недоступен, так как он private в Base.

Поскольку private члены недоступны извне, мы не можем использовать getPVT() из PrivateDerived.

Именно поэтому нужен getPub() в PrivateDerived для доступа к pub:

// Ошибка: член "Base::getPVT()" недоступен
cout << "Private = " << object1.getPVT();
// Ошибка: член "Base::pub" недоступен
cout << "Public = " << object1.pub;

---

Доступность при приватном наследовании

Доступность	private члены	protected члены	public члены
Базовый класс	Да	Да	Да
Производный класс	Нет	Да (унаследованы как private)	Да (унаследованы как private)

Когда использовать какой режим?

• Public наследование — стандартный случай, моделирует отношение «is-a» (является).
• Protected наследование — редко используется, для внутренней иерархии, где базовый класс не должен быть виден снаружи.
• Private наследование — реализация «has-a» (имеет) через наследование, когда нужно переопределить виртуальные функции или получить доступ к protected членам базы, но не экспортировать интерфейс.