C++ 的社会繁衍

把 C++ 想象成人类社会。

访问权限、继承、友元将无比真实的反应人类社会中的种种关系。

一、类内部访问权限

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|class    | --> 人
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|public   | --> 你能干啥
|protected| --> 你留下啥
|private  | --> 你藏了啥
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|friend   | --> 你的圈子
+---------+

几乎所有人都知道你能干啥，这某种程度上是你在这个社会的价值体现。但这些不相干的人，并不知道你留下了啥，是万贯家财？还是诗书传承？谁知道？你的家人知道（类内部），你的后代知道（子类），你的朋友知道（友元）。至于你藏了些啥，除了你的家人（类内部），可能也只有几位密友（友元）了解。

二、继承时访问权限

+---------+
|Inherits | --> 繁衍后代
+---------+
|public   | --> 嫡出
|protected| --> 庶出
|private  | --> 私生
+---------+

C++ 的社会没有计划生育，也似乎没有限制一夫一妻。所以就存在正房和偏房的问题，嫡长子光明正大（public）的继承了你的财产和光环（public, protected）。其余庶出（protected）的就没那么好运了，仅仅能够分到一点财产（protected, protected）。而风流快活的产物——私生子（private）更是可怜，分到的东西谁也说不得，是私密。（private，private）。

cppclass Father {
public:
    int x;
protected:
    int y;
private:
    int z;
};

class FirstSon : public Father {
    // x is public
    // y is protected
    // z is not accessible from Father
};

class SecondSon : protected Father {
    // x is protected
    // y is protected
    // z is not accessible from Father
};

class Illegitimate : private A {
    // x is private
    // y is private
    // z is not accessible from Father
};

三、开始处理各种继承问题（两种访问权限的混搭）

cppclass Base {
protected:
    int prot_mem;
};

class Sneaky : public Base {
    friend void clobber(Sneaky &s) { s.j = s.prot_mem = 0; }
    friend void clobber(Base &b) { b.prot_mem = 0; } // error
    int j;
};

prot_mem 是 Base 的 protected 成员。那么对于 以 public 的姿势继承 Base 的子类 Sneaky 来说，它可以取得该成员（嫡长子）。

而第一个 clobber 作为 Sneaky 的密友，自然也可以取得 Sneaky 的成员，如其自己的 j，以及继承自父类的 prot_mem。

第二个 clobber 作为 Sneaky 的密友，却妄想去直接拿其父亲留下的 prot_mem，这显然是不合理的。 注意这里与上面那个的区别，该密友越过了 Sneaky，直接去拿其父亲的遗物，这是违背了社会法规的。

再来看三代同堂：

cpp// 父

class Base {
public:
    int pub_mem;
protected:
    int prot_mem;
private:
    int pri_mem;
};

// 子

struct Pub_Derv : public Base {
    int f() { return prot_mem; }
    int g() { return pri_mem; } // error
};

struct Priv_Derv : private Base {
    int f1() const { return prot_mem; }
};

// 孙

struct Derived_from_Public : public Pub_Derv {
    int use_base() { return prot_mem; }
};

struct Derived_from_Private : public Priv_Derv {
    int use_base() { return prot_mem; } // error
};

• 注意第一个 error 处，是由于嫡长子去触及父亲藏起来的东西导致的。
• 再看第二个 error 处，是由于私生子的儿子想去拿爷爷留下的东西导致的。

细分析，儿子辈，一个嫡长子一个私生子，prot_mem 是祖辈留下之物，虽然两个儿子都继承了，但对于嫡长子来说，prot_mem 仍旧是可以遗留之物(protected权限)；而对于私生子来说，prot_mem 却成了需藏起来之物(private权限)。那么，到了孙子辈，长房长孙继续拿到祖辈继承之物，而反观私房长孙，却和祖辈几乎毫无瓜葛了。

再来看一个朋友乱入的：

cppclass Base {
    friend class Pal;
protected:
    int prot_mem;
};

class Sneaky : public Base {
    int j;
};

class Pal {
public:
    int f(Base b) { return b.prot_mem; }
    int f2(Sneaky s) { return s.j; } // error
    int f3(Sneaky s) { return s.prot_mem; }
};

class D2 : public Pal {
public:
    int mem(Base b) { return b.prot_mem; } // error
};

Pal 是父亲的密友，拿到父亲所留之物理所当然。然而直接跑去拿儿子的私物，却不合情理。但如果只是拿儿子所继承的父亲遗留之物呢？这是可能的，在很多情况下，也是合情合理的。（可能所留本来就有密友的份）。

好了，如果父亲的密友也有了嫡长子，他去拿该父亲的所留之物呢？这就有点不讲规矩了，密友关系仅存在于父辈两者之间，继承者无论如何也无法去拿上一辈朋友的东西的。

四、私生子的逆袭

从上面的一些例子，可以很明显的看到私生子的惨状，只要私生，祖上的一切接变成 private，几乎没法再传承下去。

幸好 C++ 的社会里倒也公平，提供了一个 using 关键字，让私生子也有了逆袭的机会。如下例：

cpp#include <cstddef>

class Base {
public:
    std::size_t size() const { return n; }
protected:
    std::size_t n;
};

class Derived : private Base {
public:
    using Base::size;
protected:
    using Base::n;
};

所谓私生子的 Derived，原本 size 和 n 都是私有成员，经过 using 声明后，前者为 public，后者为 protected。逆袭成功。

以上皆是对 C++ 面向对象体系中，类内部及继承时成员可见度规则的一些调侃。

祝愿那些还在这个社会体系中混的程序员们，让自己的家族开枝散叶，生生不息~

（更高端的齐家之道，估计还要学习设计模式才好。）