is-a and has-a，any more?

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    is-a and has-a，any more?
    作者：tyc611.cublog.cn，2008-11-9

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相信任何一本合格的C++教程上都有“is-a”和“has-a”的叙述，却没看到有书提及“is-implemented-in-terms-of”。

如果对C++有一定的了解，应该知道public继承表达的是“is-a”关系，而组合（把另一个类对象作为数据成员）表达的是“has-a”关系，但protected/private继承呢？事实上，proteced/private继承表达的就是“is-implemented-in-terms-of”关系。public继承和protected/private继承的这点区别导致了它们的使用相当的不同：“is-a”关系（B is-a A）表明B对象可以当作A使用，而“is-implemented-in-terms-of”关系（B is-implemented-in-terms-of A）只表明B是根据A实现的，但不能够直接把B当作A来使用。下面举例说明：

class A
{
};

class B: public A
{
};

class C: protected A
{
};

class D: private A
{
};

void func(const A&)
{
}

B b;
func(b);            // ok

C c;
func(c);            // error, c is "NOT" A!
func((const A&)c);  // ok, explicit conversion

D d;
func(d);            // error, d is "NOT" A!
func((const A&)d);  // ok, explicit conversion

try {
    throw B();
}
catch (const A&) {
    // ok, the exception will be caught
    cout << "catch A" << endl;
}

try {
    throw C(); // or throw D();
}
catch (const A&) {
    // unlucky, the exception will NOT be caught!
    cout << "catch A" << endl;
}
catch (...) {
    cout << "catch all" << endl;
}

看到了没，B是A的public派生类，因此可以把B用在需要A的地方，而C和D是A的protected和private派生类，不能够直接用于需要A的地方！但本质上C和D对象仍然是一个A对象，所以可以通过显示类型转换来达到目的。

为什么有此区别呢？下面从语言来深入探讨这个问题。

如果你编译上面的程序，func(c)和func(d)调用将会产生类似编译错误：
error: 'A' is an inaccessible base of 'C'
error: 'A' is an inaccessible base of 'D'

不难理解上面的错误提示，原因是A不是C或D的可访问基类，从而找到了此问题的语言线索。那么，什么是“可访问基类”呢？标准11.2（Accessibility of base classes and base class members）给出了我们需要的答案。

[quote]
11.2.4
...A base class is said to be accessible if an invented public member of the base class is accessible. If a base class is accessible, one can implicitly convert a pointer to a derived class to a pointer to that base class (4.10, 4.11). [Note: it follows that members and friends of a class X can implicitly convert an X* to a
pointer to a private or protected immediate base class of X. ]...

11.2.3
...a conversion from a pointer to a derived class to a pointer to an inaccessible base class might be ill-formed if an implicit conversion is used, but well-formed if an explicit cast is used. ...
[/quote]

对上面的这段话解释一下：
1. 当基类的public成员可访问时，那么此时基类就是可访问基类。由此，我们可以推出：假如类B继承自类A（不论何种继承），（1）如果是public继承，那么在任何地方A都是B的可访问基类；（2）在类B的成员函数和友元函数中，A也是B的可访问基类（不论何种继承）；（3）在类B外，如果是private/protected继承，则A不是可访问基类。
2. 对于可访问基类，可以隐式地把派生类指针或引用转换为基类指针或引用；但对于不可访问基类，
只能通过显示类型转换。

回到前面的例子，由于在func(c)和func(d)调用时，类A是类C和D的不可访问基类，因此不能隐式转换为A，但可以显示转换。

Ok, that's all. Hope you guys will enjoy it！

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