c++ - friend 类对象可以访问派生类对象上的基类私有(private)成员吗？

Question

我很惊讶下面的代码可以编译。

似乎与(公共(public)继承的)基类友好的类可以访问基类的成员，前提是派生类的实例。

如果继承改为private则编译失败。

简而言之，d.b_var在F::func(D&d)中如何有效？

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class B{
    int b_var;
    friend class F;
};

class D: public B{
    int d_var;
};

class F{
    public:
        void func(D &d){
            d.b_var = 5; 
        }
};

int main()
{
    cout<<"fine";
}

Answer 1

class D的对象由两部分组成:

part containing members of B 
part containing members of D

这就是为什么我们这样做时对象切片的概念起作用的原因:

D objD;
B objB = objD;

现在我们可以通过objB从class D的对象中访问包含B成员的部分。编译器记住或可以区分 class D 中的两个部分。所以编译器知道通过什么来访问什么。

class B里面的语句friend class F;只是告诉class F的成员函数可以访问private,protected class B 的公共(public) 成员。也就是说，对于class F的成员函数，class B的所有成员都是public。

实际上，在每个类中都包含三个可访问性部分:

public
protected
private 

所以当我们声明一些class B时:

class B
{
    public:
        int a;
    protected:
        int b;
    public:
        int c;
};

然后在类 B 中创建以下 3 个部分，如上所示。

现在，当我们声明某个 class F 为 class B 的 friend 时:

class B
{
    friend class F;
    private:
        int a;
    protected:
        int b;
    public:
        int c;            
};

然后编译器创建如下部分:

class B
{
    friend class F;
    private:
        int a;
    protected:
        int b;
    public:
        int c;
        //int a;  only for member functions of class F
        //int b;  only for member functions of class F             
};

请注意，int a; 和 int b; 现在对于 class F 的 member functions 是公共(public)的。

现在，当 class D 从 class B 派生 publicly 时，class 的 public 部分B 成为 class D 的 public 部分。类似地，class B 的 protected 部分变成 class D 的 protected 部分。因此，class B 的public 部分可以通过class D 的对象来访问。并且由于 B::a; 和 B::b; 在 F 类的成员函数 的公共(public)部分中，因此 B::a 和 B::b 可以通过 class D 的对象访问。另请注意，虽然在推导后 int a; 和 int b; 成为 class D 的成员，但编译器仍然能够区分它们并考虑它们B 类的一部分。

现在，当 class D 是从 class B 派生 privately 然后 class 的 public 部分B 成为 class D 的 private 部分。类似地，class B 的protected 部分变成了class D 的protected 部分。因此，现在 class B 内的 public 部分部分不能通过 class D 的对象访问。回想一下，在 class B 中，B::a; 和 B::b; 最初是在公共(public)部分的 members 函数中class F 但在 private 派生之后，class B 的成员即 B::a 和 B::b 现在位于 class D 的私有(private)部分。因此，B::a 和 B::b 不能通过 class D 的对象访问。另请注意，虽然在推导后 int a; 和 int b; 成为 class D 的成员，但编译器仍然能够区分它们并考虑它们B 类的一部分。 class B的一些成员的可访问性和规则在派生后发生了变化。

由于这个问题在某种程度上与 public、protected 和 private 派生的效果有关，因此为了完整起见，请参阅: Why can a derived class not access a protected member of its base class through a pointer to base?