面试题：C++ 类与结构体在继承方式上的差异及影响

Question

假设存在一个基类 Base，分别用类和结构体派生一个新类 Derived。请写出这两种情况下的继承语法，并解释不同继承方式（public、private、protected）对派生类成员访问权限以及外部访问权限的影响，同时说明在实际编程中如何根据需求选择合适的继承方式。

Answer 1

类派生新类的继承语法

class Base {
    // 基类成员
};

// public 继承
class Derived1 : public Base {
    // 派生类成员
};

// private 继承
class Derived2 : private Base {
    // 派生类成员
};

// protected 继承
class Derived3 : protected Base {
    // 派生类成员
};

结构体派生新类的继承语法

struct Base {
    // 基类成员
};

// public 继承，结构体默认是 public 继承
struct Derived4 : Base {
    // 派生类成员
};

// private 继承
struct Derived5 : private Base {
    // 派生类成员
};

// protected 继承
struct Derived6 : protected Base {
    // 派生类成员
};

不同继承方式对派生类成员访问权限以及外部访问权限的影响

1. public 继承：
   • 派生类成员访问权限：基类的 public 成员在派生类中仍然是 public，protected 成员仍然是 protected，private 成员在派生类中不可访问。
   • 外部访问权限：外部代码可以访问派生类对象中的 public 成员，无法访问 protected 和 private 成员。
2. private 继承：
   • 派生类成员访问权限：基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变成 private，private 成员在派生类中不可访问。
   • 外部访问权限：外部代码无法访问派生类对象中的任何从基类继承来的成员（因为都变成了 private）。
3. protected 继承：
   • 派生类成员访问权限：基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变成 protected，private 成员在派生类中不可访问。
   • 外部访问权限：外部代码无法访问派生类对象中的任何从基类继承来的成员（因为都变成了 protected 或原本就是 private）。

实际编程中如何根据需求选择合适的继承方式

1. is - a 关系（public 继承）：当派生类和基类满足 “is - a” 关系，即派生类是基类的一种特殊类型时，使用 public 继承。例如，“狗是动物”，狗类（派生类）可以 public 继承动物类（基类），这样狗类就自然拥有动物类的公共属性和行为，外部也可以合理地通过派生类对象访问从基类继承的 public 成员。
2. 实现复用（private 继承）：如果只是想复用基类的实现代码，而不想让派生类和基类之间有 “is - a” 的逻辑关系，可使用 private 继承。此时基类的接口在派生类中都变为 private，外部无法访问，派生类可以根据自身需求重新设计接口，以满足自身的特定需求。
3. 内部复用与保护（protected 继承）：当希望派生类及其派生类（如果有多层继承）能够复用基类的实现，但又不想让外部直接访问从基类继承的成员时，使用 protected 继承。这在实现一些框架或库时较为有用，允许框架内部的派生类复用基类的功能，但对外部隐藏这些细节。