条款39：明智而审慎地使用private继承

1.前言

在之前挑款32曾讨论了C++如何将public继承视为is-a关系，在那个例子中我们有个继承体系，其中class Student以public形式继承class Person，于是编译器在必要时刻将Student转换为Persons。。现在，我在以原先那个例子，以private继承替换public继承：

class Person{...};
class Student:private Person{...};//这次改为private继承
void eat(const Person& p);//任何人都会吃
void study(const Student& s);//只有学生才在校学习
Person p;//p是人
Student s;//s是学生
eat(p);//没问题，p是人，会吃
eat(s);//错误

该例子显然表现了private继承并不意味着is-a关系。

在我们继续探讨之前，要先搞清楚到底private继承地行为是如何地。private继承地首要规则刚才已经说过：如果class之间地继承关系是private，编译器不会自动将一个derived class对象转换为一个base classes对象。这和public继承地情况不同。这也是为什么通过s调用eat会失败地原因。第二条规则是由private base class继承而来地所有成员，在derived class中都会变成private属性，纵使它们在base class中原本是protected或public属性。

2.实例分析

private继承意味着implemented-in-terms-of（根据某事实现出）。如果你让class D以private形式继承class B，用意是为了采用class B内已经具备某些特性，不是因为B对象和D对象存在任何观念上地关系。private继承只是一种实现技术（这就是为什么继承自一个private base class的每样东西在你的class内都是private:因为它们都是实现的细节而已）。借用条款34提出的术语，private继承意味只有实现部分被继承，接口部分应省略。如果D以private形式继承B，意思是D对象根据B对象实现而已，再也没有其它意义。Private继承在软件的设计层面没有意义，其意义只关系到软件实现层面。

private继承意味着is-implemented-in-terms-of(根据某物实现出)，这个事实有点令人不安，因为在条款39中的复合也是这样的意义。要在两者之间实现取舍，做法是：尽可能使用复合，必要时才使用private继承。那么何时需要呢？主要是当protected成员或virtual函数牵扯进来的时候。

假设我们的程序涉及Widgets，而我们决定应该较好的了解如何使用Widgets。例如我们不只想要知道Widget成员函数多么频繁地被调用，也想知道经过一段时间后调用比例是如何变化。

我们决定修改Widget class，让它记录每个成员函数地调用次数。运行期间我们将周期性地审查那份信息，再加上每个Widget地值，以及我们需要评估地任何其它数据。为完成这项工作，我们需要设定某种定时器，使我们知道收集统计数据地时候到了。见以下例子：

class Timer{

    public:
        explicit Timer(int tickFrequency);
        virtual void onTick() const;//定时器每滴答一次，此函数就被调用一次
}

一个Timer对象,可调整为我们需要地任何频率前进，每次滴答就调用某个virtual函数。我们可以重新定义那个virtual函数，让后者得到Widget当时地状态。

为了让Widget重新定义Timer内地virtual函数，widget必须继承自Timer。但public继承在此例并不合适，因为Widget并不是个Timer。Widget客户纵不能够对着一个Widget调用onTick，因为观念上那并不是Widget接口地一部分。如果允许那样地调用动作，很容易造成客户不正确地使用Widget接口。所以这里我们以private形式继承Timer:

class Widget:private Timer{

    private:
        virtual void onTick() const;//查看Widget的数据等    
        ...
};

由private继承，Timer的public onTick函数在Widget内变成private，而我们重新声明时仍然把它留在那。再强调一次，把onTick放进public接口内会误导客户端调用，违反了条款18。

这是个好设计，但并不值得推崇。因为private继承并非绝对必要，如过我们决定1以复合（composition）取而代之，也是可以完成该项任务的。只要在Widget内声明一个嵌套式private class，后者以public形式继承Timer并重新定义onTick，然后放一个这种类型的对象于Widget内，具体例子如下：

class Widget{

    private:
        class WidgetTimer:public Timer{

        public:
            virtual void onTick() const;
            ...
    };
    WidgetTimer timer;
    ...
};

该设计只比使用private继承复杂一些，因为它同时涉及public继承和复合，并导入了一个新的class。

3.总结

（1）private继承意味着is-implemented-in-terms of(根据某事实现出)。它通常比复合（conposition）的级别低。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，这个设计是合理的。