读书笔记_Effective_C++_条款三十九：明智而审慎地使用private继承

private继承的意义在于“be implemented in turns of”，这个与上一条款中说的复合模型的第二层含义是相同的，这也意味着通常我们可以在这两种设计方法之间转换，但书上还是更提倡使用复合来进行类的设计。

private继承与public的继承是完全不同的，主要体现在两个地方：

其一，public继承在子类中保持父类的访问权限，即父类中是public的成员函数或成员变量，在子类中仍是public，对private或者protected的成员函数或成员变量亦是如此；但private继承则不是这样了，它破坏了父类中的访问权限标定，将之都转成private，这对子类本身并无影响（照常访问），但却影响了子类的子类，子类的子类将无法访问这些声明/定义在爷爷辈类的成员变量或成员函数。

其二，Liskov法则不再适用，也就是说“一切父类出现的地方都可以被子类所替代”的法则在private这里不成立，请看下面的例子（来源自书上）：

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class Person
 5 {};
 6 
 7 class Student : private Person
 8 {};
 9 
10 void eat(const Person& p){}
11 
12 int main()
13 {
14     Person p;
15     Student s;
16     eat(p); // OK
17     eat(s); // 编译报错：error C2243: “类型转换”: 从“Student *”到“const Person &”的转换存在，但无法访问
18 }

但如果令Student公有继承Person，则编译器不会报错。这正是Liskov的可替代原则在private继承中不适用的体现。

private继承使用的地方实在不多，除非有一些奇葩的设计需求，书上说了一个例子：

 1 class TypeDefine
 2 {};
 3 
 4 class SimpleClass
 5 {
 6     int a;
 7     TypeDefine obj;
 8 };
 9 
10 class SimpleDerivedClass : private TypeDefine
11 {
12     int a;
13 };
14 
15 int main()
16 {
17     cout << sizeof(TypeDefine) << endl; // ？
18     cout << sizeof(SimpleClass) << endl; // ？
19     cout << sizeof(SimpleDerivedClass) << endl; // ？
20 }

大家可以想一下“？”处的输出是什么。第一个是空类，空类就像是空气一样，仅仅是名字里面包含了“空”字，看起来是“空”的，但其实不是这样子的，空气里面混合了氧、氮、二氮化碳等气体，还有各种微生物，而对于空类，编译器会为之生成四个默认的函数：默认构造函数，默认拷贝构造，默认析构函数，默认赋值运算符。读者就会问了，编译器生成了默认的函数不假，但函数是不占空间的，为什么空类的sizeof算出的值是1？原来类的每一个对象都需要一个独一无二的内存地址，所以编译器会在空类对象中插入一个1字节变量，正是这个1字节的变量，才能够区分空类的不同对象。非空类因为已经有了成员变量，所以编译器可以利用这些成员变量来进行内存地址的区分，从而标识类的不同对象，这个时候是不需要插入一个1字节的变量的。所以第一个问号处输出的是1。

第二个问号输出的是5吗？int四字节再加到空类对象的四字节？理论上是这样，但编译器还会做一种内存对齐的操作，使得类对象的大小会是处理字长的整数倍，一般是4字节的整数倍，所以最后的结果其实是8。

第三个问号呢？前面讲的那么多，好像都与private无关，这个问题终于与它有关了。运行下看看，结果是4。为什么用复合模型时输出的结果是8，但private继承时却是4呢？这其实是编译器做了空白基类优化（EBO），原本是要为空白类对象插入1字节的，但因为子类中已经有了对象了，这样理论上就可以凭借这个对象来进行同一个类不同对象间的识别了，所以这时候编译器就不再插入字节了。

这个结果就是用private继承的好处，是不是很奇葩呢~所以我说，在大部分情况下，都不会考虑private继承，因为它的含义be implemented in terms of 可以用复合来替换。

书上还提到了关于虚函数不想被子类的子类所覆写的问题，这时候不能用private限制虚函数，因为生成的虚指针是一直会被继承下去的，解决方法就是用复合，而且复合的类是一个临时类且复合对象标记为private，这样就只能限制在这个类本身去覆写了。具体的例子可以去看原书。

最后总结一下：

1. Private继承意味着is implemented in terms of，它通常比复合的级别低（即优先使用复合），但是当derived class需要访问protected base class的成员，或需要重新定义继承而来的virtual函数时，这么设计是合理的。

2. 与复合不同，private继承可以造成empty base最优化。这对致力于“对象尺寸最小化”的程序库开发者而言，可能很重要。

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