为什么可以从基类访问派生类的私人虚拟成员功能

Question

考虑以下代码片段：

#include <iostream>
    
class Base {
public:
  Base() {
      std::cout << "Base::constr" << std::endl;
      print();
  }
  virtual ~Base() = default;

  void print() const { printImpl(); }
  
private:
    virtual void printImpl() const {
        std::cout << "Base::printImpl" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:        
    Derived() {
        std::cout << "Derived::constr" << std::endl;
    }
    
private:
    void printImpl() const override {
        std::cout << "Derived::printImpl" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* ptr = new Derived();
    ptr->print();
    delete ptr;
}

以上代码将打印以下内容：

Base::constr
Base::printImpl
Derived::constr
Derived::printImpl

但是我不明白printimpl private private 函数可以从基本的print 功能。在我的理解中，此指针隐式传递给print函数保留了派生的对象的地址，但是我认为私有成员函数只能从成员函数（以及friend函数）的同一类，在这里，base类与derived的类不同，尽管有一个是代码>关系。

Answer 1

首先，正如 @Eljay 所指出的 - printImpl() 是 Base 类的一个方法，尽管是虚拟的。因此，可以从基类访问它。 Derived 只是提供了它的不同实现。虚函数的全部意义在于，您可以使用基类引用或指针来调用子类的重写。

换句话说，private只考虑子类的访问；从类的基类中保留一些私有是没有意义的：如果一个方法对于基类来说是已知的，那么它一定是基类的方法。 . 虚拟方法。

话虽如此 - 请注意 printImpl() 的 Derived 版本实际上无法从 print() 访问 -当它在基类构造函数中调用时。这是因为在调用过程中，构造的 vtable 只是 Base 的 vtable，因此 printImpl 指向 Base::printImpl。

我认为私有成员函数只能从同一类的成员函数中调用

事实上，print()是Base的成员，它调用printImpl( ) - Base 的另一种方法。

Answer 2

基类的私有功能在派生类中无法访问，但可以过度延长，因为这两个是独立的概念。

对于打印从base class的构造函数，有以下规则：

在构造函数中，虚拟呼叫机制被禁用，因为尚未发生从派生类覆盖。对象是从“衍生之前的基础”构造的。

PS通常可以避免使用构造函数或破坏者的虚拟函数的通话

Answer 3

情况 1

这里我们考虑以下语句：

Base* ptr = new Derived();

这些是上述语句的效果：

步骤 1) 使用 默认值在堆上创建 Derived 类型的对象构造函数 Derived::Derived()。

第 2 步) 在进入默认构造函数 Derived::Derived() 的主体之前，编译器隐式调用默认构造函数 Base::Base()代码>.这样我们就得到了输出：

Base::constr

Step 3) 接下来，遇到 Base::Base() 中的 print() 语句。该语句相当于这样写：

this->print();

因此，Base 类的 print() 函数被调用。

第4步) 在Base的print成员函数中，遇到调用语句printImpl();。这个语句相当于写：

this->printImpl();

但注意，目前，Base 类型的子对象的构造正在进行中。这意味着整个对象的 Derived 部分尚未构造。因此，即使 printImpl 是一个虚拟成员函数并且调用是通过指针进行的，但此时虚拟机制已被禁用。因此，this->printImpl() 调用 Base::printImpl 版本，而不是 printImpl 的派生版本。发生这种情况是因为派生类尚未初始化。这样我们就得到了输出：

Base::printImpl

第 5 步）最后，默认构造函数 Derived::Derived() 的主体被执行。因此我们得到输出：

Derived::constr

第 6 步）指针 ptr 指向新创建的派生对象的 Base 部分。

---

案例 2

这里我们考虑以下陈述：

 ptr->print();

现在，来自此 pionter 的文档：

当在允许使用 this 关键字的任何上下文（非静态成员函数体、成员初始值设定项列表、默认成员初始值设定项）中使用非静态类成员时，隐式 this- > 自动添加在名称之前，从而生成成员访问表达式（如果成员是虚拟成员函数，则生成虚拟函数调用）。

所以，当你写：

ptr->print();  //this is equivalent to writing (*ptr).print();

上面的语句相当于写：

(*ptr).print();

这意味着指针 ptr 指向的对象的地址（只不过是 ptr 本身）隐式传递到 print 成员函数的隐式 this 参数。

现在，在 print 成员函数内部，包含对 printImpl() 的调用的语句相当于：

this->printImpl();

根据 在我的回答开头引用了声明。从同一个引用语句中，由于成员 printImpl 是一个虚拟成员函数，因此表达式 this->printImpl() 结果是虚拟函数调用，这意味着它会导致调用派生类printImpl函数。因此我们得到输出：

Derived::printImpl

Answer 4

在代码中打印 Base::printImpl 的原因是它是从 Base 的构造函数调用的。派生类尚未构造，因此所有对虚函数的调用都将引用Base 的版本。

构造后，对 print 的调用通常会重定向到派生类的版本。函数是否被标记为私有、公共、受保护在这里并不重要。