Effective C++:条款39:明智而审慎地使用private继承

(一)

(1)private继承意味着“根据某物实现出”,只有实现部分被继承,接口部分应略去;

(2)它只在软件“实现”层面上有意义,在软件“设计”层面上没有意义。

(3)private继承而来的基类成员都会在派生类中成为private属性,纵使它们在base class中原本是protected或public属性;

(4)如果类之间是private继承关系,编译器不会自动将一个派生类对象转换为基类对象。

(5)D类以私有形式继承B类,意味着,D对象根据B对象实现而得,再没有其他意涵了。


(二)

private继承和复合都是“根据某物实现出”,在设计时应尽量使用复合,少使用private继承。原因有:

(1)private继承能够重新定义基类中的虚函数(即使不能调用),很多情况下是应该阻止的;而复合很容易控制成员的访问权限。

(2)复合能够使编译依赖性降低。

但是,在所谓的“空白基类最优化”(EBO)情况下可能会需要private继承:对于一个不包含任何成员变量和成员函数的空类对象成员,如果以复合方式调用,会占用一些内存(C++规定凡是独立(非附属)对象都必须有非零大小,注意它不适用于派生类中的基类成分这一情况),而在采用继承的情况下不会占用内存。这种情况很少见,绝大多数情况下还是应当遵循“宁可使用复合,不使用private继承“的原则。

class Empty { };

class HoldsAnInt {
private:
	int x;
	Empty e;
};
sizeof(HoldsAnInt) > sizeof(int)。在大多数编译器中,sizeof(Empty)的大小是1。因为面对“大小为零的独立对象”,通常c++官方勒令默默安插一个char到空对象内。然而齐位需求(alignment)可能造成编译器为类似HoldsAnInt这样的class加上一些衬垫(padding),所以有可能HoldsAnInt对象不只多一个char大小,实际上放大到多一个int。

独立(非附属)这个约束不适用于derived class对象内的base class成分,因为它们并非独立。如果你继承Empty,而不是内含一个那种类型的对象:
class HoldsAnInt: private Empty{ 
private: 
    int x; 
};
几乎可以确定sizeof(HoldsAnInt) == sizeof(int)。

所以以这种形式的话就可以节省内存。

(三)
假设已有计时器Timer类:
class Timer {
public:
    explicit Timer(int tickFrenquency);
    virtual void onTick() const;
    ...
};
假设一个新类Widget想要使用onTick()的功能,可以采用继承的手法:由于public继承是is-a关系,但是他们之间却不存在这种关系!并且也不应当让客户看到该函数导致误用接口,因此不应当使用公有继承。合适的方法有两种:
(1)采用私有继承。
(2)采用public继承和复合的方法:
class Timer {
public:
    explicit Timer(int tickFrenquency);
    virtual void onTick() const;
    ...
};
class Widget{
private:
    class WidgetTimer : public Timer{
    public:
        virtual void onTick() const;
        ...
    };
    WidgetTimer timer;
    ...
};
它同时使用了public继承和复合,并引入一个新类WidgetTimer,这样可以
(1)防止Widget的derived class重新定义Timer里的虚函数,既Widget的derived class将无法取用WidgetTimer,因此无法继承它或重新定义它的virtual函数
(2)使编译依赖性降低至最小。见条款31.


 请记住:
(1)Private继承意味着is-implementd-in-terms-of(根据某物实现出)。它通常比复合(composition)的级别低。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函数时候,这么设计是合理的。
(2)和复合(compoistion)不同,private继承可以造成empty base最优化。这对置于"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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