前言

“Java 和 C++ 中子類對(duì)父類函數(shù)覆蓋的可訪問(wèn)性縮小的問(wèn)題”的題目看起來(lái)比較學(xué)術(shù)化，但的確是一個(gè)容易忽視的問(wèn)題。本文力求詳細(xì)闡述這一問(wèn)題在 Java 以及 C++ 中的區(qū)別。

先介紹什么是“子類對(duì)父類函數(shù)覆蓋的可訪問(wèn)性縮小”。對(duì)于繼承而言，子類可以覆蓋父類的“虛函數(shù)”——盡管 Java 中沒(méi)有虛函數(shù)這一術(shù)語(yǔ)，但可以把 Java 的所有函數(shù)都看作虛函數(shù)，因?yàn)?Java 的所有函數(shù)都可以被子類覆蓋。這里僅借用“虛函數(shù)”這一名詞的含義，不深究語(yǔ)言的細(xì)節(jié)。Java 和 C++ 都允許在覆蓋時(shí)，改變函數(shù)的可訪問(wèn)性。所謂“可訪問(wèn)性”，就是使用 public 、 protected 、 private 等訪問(wèn)控制符進(jìn)行修飾，用來(lái)控制函數(shù)能否被訪問(wèn)到。通常可訪問(wèn)性的順序?yàn)椋ㄓ捎?C++ 中沒(méi)有包的概念，因此暫不考慮包訪問(wèn)控制符，這并不影響這里的討論）：

public > protected > private

以 Java 為例：

class Base {
 protected void sayHello() {
  System.out.println("Hello in Base");
 }
}
class Child extends Base {
 public void sayHello() {
  System.out.println("Hello in Child");
 }
}

注意：這里的 sayHello() 函數(shù)。父類 Base 中，該函數(shù)使用 protected 訪問(wèn)控制符進(jìn)行修飾。而子類將其改用 public ，這不會(huì)有任何問(wèn)題。 子類對(duì)父類函數(shù)覆蓋時(shí)，擴(kuò)大可訪問(wèn)性，通常都不是問(wèn)題。

當(dāng)子類對(duì)父類函數(shù)覆蓋的可訪問(wèn)性縮小時(shí)，Java 和 C++ 采取了不同的策略。

首先以 Java 為例，看下面的代碼：

class Base {
 public void sayHello() {
  System.out.println("Hello in Base");
 }
}
class Child extends Base {
 private void sayHello() {
  System.out.println("Hello in Child");
 }
}

上面的代碼中，高亮的第 8 行會(huì)有編譯錯(cuò)誤——這段代碼根本不能通過(guò)編譯！ Java 不允許子類在覆蓋父類函數(shù)時(shí)，縮小可訪問(wèn)性。 至于原因，我們可以用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。例如我們?cè)陬愅獠繉?xiě)下面的代碼：

Base base = new Base();
base.sayHello();
base = new Child();
base.sayHello();

假如之前的代碼可以通過(guò)編譯，那么就存在這么一種可能：當(dāng) base 指向 new Base() 時(shí)， sayHello() 是可以訪問(wèn)到的，但是當(dāng) base 指向 new Child() 時(shí)， sayHello() 卻無(wú)法訪問(wèn)到！在 Java 看來(lái)這是一個(gè)矛盾，應(yīng)該避免出現(xiàn)這種問(wèn)題，因此，Java 從編譯器的角度規(guī)定我們不能寫(xiě)出上面的代碼。

針對(duì) C++，情況又有所區(qū)別。來(lái)看 C++ 的例子：

class Base {
public:
  virtual void sayHello() {
    std::cout << "Hello in Base";
  }
}
class Child : public Base {
private:
  void sayHello() {
    std::cout << "Hello in Child";
  }
}

這段代碼在 C++ 中是完全正確的。注意，這里的子類在覆蓋父類函數(shù)時(shí)， 縮小 了可訪問(wèn)性。如果你沒(méi)有看出有什么問(wèn)題，那么我們完全可以在類外部寫(xiě)出下面的代碼：

Child child;
child.sayHello(); // 不能通過(guò)編譯，因?yàn)?sayHello() 是 private 的
static_cast<Base&>(child).sayHello(); // 可以通過(guò)編譯，因?yàn)?sayHello() 是 public 的

第 2 行調(diào)用是失敗的，因?yàn)樵?Child 中， sayHello() 是 private 的，不能在外部調(diào)用。然而，當(dāng)我們使用 static_cast 將 Child 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 Base 對(duì)象時(shí)，事情發(fā)生了改變——對(duì)于 Base 而言， sayHello() 是 public 的，因此可以正常調(diào)用。

針對(duì)這一點(diǎn)，C++ 標(biāo)準(zhǔn)的 Member access control 一章中的 Access to virtual functions 一節(jié)可以找到如下的例子：

class B {
public:
  virtual int f();
};
class D : public B {
private:
  int f();
};
void f() {
  D d;
  B* pb = &d;
  D* pd = &d;
  pb->f(); // OK: B::f() is public, D::f() is invoked
  pd->f(); // error: D::f() is private
}

對(duì)此，C++ 標(biāo)準(zhǔn)給出的解釋是：

 Access is checked at the call point using the type of the expression used to denote the object for which the member function is called ( B* in the example above). The access of the member function in the class in which it was defined (D in the example above) is in general not known.

簡(jiǎn)單翻譯過(guò)來(lái)有兩條要點(diǎn)：

• 訪問(wèn)控制是在調(diào)用時(shí)檢查的，也就是說(shuō)，誰(shuí)調(diào)用了這個(gè)函數(shù)，就檢查誰(shuí)能不能訪問(wèn)這個(gè)函數(shù)
• 類中成員函數(shù)的可訪問(wèn)性一般而言是不知道的，也就是說(shuō)，檢查可訪問(wèn)性時(shí)，并不能知道這個(gè)函數(shù)在定義時(shí)到底是 public 的還是 private 的，因此也就無(wú)法據(jù)此檢查可訪問(wèn)性

正因如此，C++ 的調(diào)用方似乎可以通過(guò)一些技巧性轉(zhuǎn)換，“巧妙地”調(diào)用到原本無(wú)法訪問(wèn)的函數(shù)。一個(gè)更加實(shí)際的例子是：Qt 里面， QObject::event() 函數(shù)是 public ，而其子類 QWidget 的 event() 函數(shù)則改變成 protected 。具體可以閱讀 Qt 的相關(guān)代碼。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，在子類覆蓋父類函數(shù)時(shí)，Java 嚴(yán)格限制了子類不能縮小函數(shù)可訪問(wèn)性，但 C++ 無(wú)此限制。個(gè)人認(rèn)為，從軟件工程的角度來(lái)說(shuō)，Java 的規(guī)定無(wú)疑更具有工程上面的意義，函數(shù)的調(diào)用也更加一致。C++ 的標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)明顯簡(jiǎn)化編譯器實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)工程而言并不算很好的參考。

PS：C++ 標(biāo)準(zhǔn)的正式版是需要購(gòu)買(mǎi)的，但是草案可以免費(fèi)下載。C++ 標(biāo)準(zhǔn)草案的下載地址可以在下面的頁(yè)面找到： https://isocpp.org/std/the-standard

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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