C++知识点45——类继承中的类型转换与访问权限控制（上）

一、类的继承与类型转换

1.概述

一般情况，如果想把一个类的指针或引用绑定到另外一个对象上，需要指针或者引用的类型与指向对象一致。但是存在继承关系的类是个例外：可以将基类的指针或者引用指向子类

原因是因为：子类包含了父类非static成员和它本身的非static成员。因此，当一个基类的指针或引用指向子类对象时，所指向的真实对象有可能仅仅是父类，也有可能是完整的子类

上图中，指针或引用的类型叫静态类型，指针或引用指向的对象叫动态类型。静态类型在编译期就已经确定，而动态类型是不确定的（有可能是父类对象，也有可能是完整的子类），所以只能在运行时才能确定

当然，如果不适用指针或者引用，那么动态类型和静态类型永远一致，都是类名。

2.父子类的类型转换

正因为基类对象是完整的子类对象的一部分，而基类的指针或引用可以指向子类中基类的部分，所以，子类可以转化为基类，但是基类不能转化为子类，子类可以当做基类使用，而基类却不能当做子类使用。再简言之就是子类的中的成员基类没有，而基类的成员子类都有，所以基类不能转子类，子类能转基类

示例

class base1
{
public:base1(){}~base1(){}static void sfunc() {cout<<__func__<<endl;}static int st;
};int base1::st=10;class derive2:public base1
{
public:derive2(){cout<<__func__<<endl;}~derive2(){cout<<__func__<<endl;}
};int main(int argc, char const *argv[])
{derive2 d2;base1 b1=d2;base1 b1t;b1t=d2;derive2 t=b1;return 0;
}

基类在给子类初始化时，需要转化为子类，又因为基类不能转子类，所以报错

无论是用子类对象给基类对象赋值，还是用子类对象给基类对象初始化，调用的都是基类的拷贝构造或者基类的operator=，而拷贝构造和operator=的形参是const 对象的引用，而基类的引用可以指向子类对象，所以可以将子类对象作为实参，而在基类的拷贝构造或者operator=中，只能对基类中的成员进行初始化或者赋值，无法处理子类中的成员，所以当使用子类对象对基类对象进行初始化时，除基类外的子类部分被切掉了。简言之就是基类中没有子类的成员，所以除基类外的子类部分被切掉了

此外，子类的指针或引用也不能指向基类。即使一个基类的指针或引用绑定在子类上，也不能让子类的指针或引用指向基类

示例1

int main(int argc, char const *argv[])
{base1 b1;derive2 *p=&b1;return 0;
}

如果子类的指针可以指向基类，那么就可以通过子类的指针访问基类中原来没有的成员，所以，不允许子类的指针或引用指向基类对象

示例2

int main(int argc, char const *argv[])
{base1 *pb=new derive2();derive2 *p=pb;return 0;
}

虽然基类的指针指向了一个子类，并且子类指针也指向了该子类对象，但是编译器在编译derive2 *p=pb;时发现：有子类的指针指向基类，于是编译器认为违反了子类的指针或引用不能指向基类的原则，所以报错

总之，不能用子类的指针或者引用指向基类

二、protected关键字的其他性质

protected是专为继承而生的，基类中的protected成员对于除子类的其他类和作用域来说是不可访问的；对于子类的成员和友元是可以访问的

注意：在子类中访问父类的protected成员时，只能通过子类对象访问，不能通过父类对象访问

示例

class base3
{
public:base3(){cout<<__func__<<endl;}~base3(){cout<<__func__<<endl;}
protected:int i;
};class derive3:public base3
{
public:derive3(){cout<<__func__<<endl;}~derive3(){cout<<__func__<<endl;}//void func(base3 &b) {b.i=3;} //需要注释掉void func2(derive3 &d) {d.i=3;}
};

上述代码的第15行如果不注释掉，会报错，因为在子类中访问父类的protected成员时，只能通过子类对象访问，不能通过父类对象访问

三、类的继承与友元

如果一个类的可以做基类，那么，当该类被继承时，基类中的友元不会被继承，不能成为子类的友元，所以基类的友元不能访问子类对象的成员。同样，子类中的友元也不能访问基类中的protected和private成员。简言之，子类和基类中的友元没有任何关系

示例

class base4
{friend class friendclass;
public:base4(){cout<<__func__<<endl;}~base4(){cout<<__func__<<endl;}protected:int i1;private:int i2;
};class derive4:public base4
{
friend void setfunc(derive4 &b);
friend void setfunc(base4 &b);
public:derive4(){cout<<__func__<<endl;}~derive4(){cout<<__func__<<endl;}protected:int i3;private:int i4;
};class friendclass {
public:friendclass() {cout<<__func__<<endl;}~friendclass() {cout<<__func__<<endl;}void set(derive4 &d) {d.i1=10;d.i2=10;d.i3=10;d.i4=10;}
};void setfunc(derive4 &d) {d.i1=10;d.i2=10;d.i3=10;d.i4=10;
}void setfunc(base4 &d) {d.i1=10;d.i2=10;
}

上述代码有编译无法通过的原因：

1、friendclass是base4的友元而不是derive的友元，所以friendclass中的set函数无法访问子类derive中的成员（i3, i4）

2、void setfunc(derive4 &b);是子类的友元，但是不是基类的友元，所以无法访问基类中的private成员（i2）。但是由于derive4是base4的子类，所以可以通过子类访问基类中的protected成员i1

3、friend void setfunc(base4 &b);虽然是子类derive的友元，但是参数是基类base4的引用，所以无法在子类中通过基类base4访问基类的protected成员i1，更无法访问基类的private成员i2

参考

《C++ Primer》

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