前言
“Java 和 C++ 中子類對父類函數覆蓋的可訪問性縮小的問題”的題目看起來比較學術化，但的確是一個容易忽視的問題。本文力求詳細闡述這一問題在 Java 以及 C++ 中的區別。
先介紹什么是“子類對父類函數覆蓋的可訪問性縮小”。對于繼承而言，子類可以覆蓋父類的“虛函數”——盡管 Java 中沒有虛函數這一術語，但可以把 Java 的所有函數都看作虛函數，因為 Java 的所有函數都可以被子類覆蓋。這里僅借用“虛函數”這一名詞的含義，不深究語言的細節。Java 和 C++ 都允許在覆蓋時，改變函數的可訪問性。所謂“可訪問性”，就是使用 public 、 protected 、 private 等訪問控制符進行修飾，用來控制函數能否被訪問到。通常可訪問性的順序為（由于 C++ 中沒有包的概念，因此暫不考慮包訪問控制符，這并不影響這里的討論）：
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public > protected > private |
以 Java 為例：
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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。父類 Base 中，該函數使用 protected 訪問控制符進行修飾。而子類將其改用 public ，這不會有任何問題。 子類對父類函數覆蓋時，擴大可訪問性，通常都不是問題。
當子類對父類函數覆蓋的可訪問性縮小時，Java 和 C++ 采取了不同的策略。
首先以 Java 為例，看下面的代碼：
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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 行會有編譯錯誤——這段代碼根本不能通過編譯！ Java 不允許子類在覆蓋父類函數時，縮小可訪問性。 至于原因，我們可以用一個例子來說明。例如我們在類外部寫下面的代碼：
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Base base = new Base();base.sayHello();base = new Child();base.sayHello(); |
假如之前的代碼可以通過編譯，那么就存在這么一種可能：當 base 指向 new Base() 時， sayHello() 是可以訪問到的，但是當 base 指向 new Child() 時， sayHello() 卻無法訪問到！在 Java 看來這是一個矛盾，應該避免出現這種問題，因此，Java 從編譯器的角度規定我們不能寫出上面的代碼。
針對 C++，情況又有所區別。來看 C++ 的例子：
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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時， 縮小 了可訪問性。如果你沒有看出有什么問題，那么我們完全可以在類外部寫出下面的代碼：
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Child child;child.sayHello(); // 不能通過編譯，因為 sayHello() 是 private 的static_cast<Base&>(child).sayHello(); // 可以通過編譯，因為 sayHello() 是 public 的 |
第 2 行調用是失敗的，因為在 Child 中， sayHello() 是 private 的，不能在外部調用。然而，當我們使用 static_cast 將 Child 強制轉換成 Base 對象時，事情發生了改變——對于 Base 而言， sayHello() 是 public 的，因此可以正常調用。
針對這一點，C++ 標準的 Member access control 一章中的 Access to virtual functions 一節可以找到如下的例子：
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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} |
對此，C++ 標準給出的解釋是：
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.
簡單翻譯過來有兩條要點：
- 訪問控制是在調用時檢查的，也就是說，誰調用了這個函數，就檢查誰能不能訪問這個函數
- 類中成員函數的可訪問性一般而言是不知道的，也就是說，檢查可訪問性時，并不能知道這個函數在定義時到底是 public 的還是 private 的，因此也就無法據此檢查可訪問性
正因如此，C++ 的調用方似乎可以通過一些技巧性轉換，“巧妙地”調用到原本無法訪問的函數。一個更加實際的例子是：Qt 里面， QObject::event() 函數是 public ，而其子類 QWidget 的 event() 函數則改變成 protected 。具體可以閱讀 Qt 的相關代碼。
總結來說，在子類覆蓋父類函數時，Java 嚴格限制了子類不能縮小函數可訪問性，但 C++ 無此限制。個人認為，從軟件工程的角度來說，Java 的規定無疑更具有工程上面的意義，函數的調用也更加一致。C++ 的標準則會明顯簡化編譯器實現，但是對工程而言并不算很好的參考。
PS：C++ 標準的正式版是需要購買的，但是草案可以免費下載。C++ 標準草案的下載地址可以在下面的頁面找到： https://isocpp.org/std/the-standard
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對服務器之家的支持。
原文鏈接：https://www.devbean.net/2018/01/differences-between-java-and-cpp-override/
