基类的友元类如何通过派生自基类的类对象访问该基类的成员？答案

【问题标题】：How does friend class of the base class access members of that base class through objects of class derived from the base class?基类的友元类如何通过派生自基类的类对象访问该基类的成员？
【发布时间】：2023-03-03 02:16:01
【问题描述】：

这是我在 source.cpp 文件中的代码：

class B
{
  friend class F;
protected:
  int protectedIntB;
};

class D : public B {};

class F
{
public:
  int f(D &d) {return ++d.protectedIntB;}
};

当我用g++ -c -Wall -pedantic -std=c++11 source.cpp 和cl /c source.cpp 编译上面的代码时，两个编译器都编译成功。但是，当我使用 protected 而不是 public 从 B 继承 D 时：

class D : protected B {};

这一次，gcc 编译成功，而 cl 报错说 B::protectedIntB is inaccessible in return ++d.protectedIntB;.

另一种情况是用private替换public：

class D : private B {};

这一次，两个编译器都会产生错误。顺便说一句，我使用的是由 mingw-w64 构建的 gcc 版本 5.3.0 和 VS2015 的 cl 版本 19.00.24210。

我的问题来了：

基类的友元类如何通过基类派生类的对象访问该基类的成员，为什么gcc和cl处理方式不同？

编辑：

感谢songyuanyao 和Brian，在protected 的情况下，这似乎是gcc 5.3.0 中的一个错误。只有public的情况应该编译成功，gcc 6.1.0也可以正常工作。

【问题讨论】：

标签： c++ inheritance language-lawyer friend

【解决方案1】：

如果代码在 gcc 5.3.0 上编译并且不在 cl 上编译，则很可能两者之一没有严格执行 C++ 标准。如果我不得不猜测，对于受保护的和私有的继承，你应该得到一个编译器错误。有关不同类型继承之间的区别，请参阅Difference between private, public, and protected inheritance 了解更多详细信息。

为了让类 F 能够访问类 B 的私有成员，它应该知道类 D 派生自类 B，这只会发生在公共继承中。

【讨论】：

【解决方案2】：

根据[class.access.base]/5：

对成员的访问受到影响由成员命名的类。此命名类是成员名称所在的类查了一下，发现了。

根据[class.access.base]/6：

如果使用类成员访问运算符（包括隐式“this->”）访问非静态数据成员或非静态成员函数，如果左操作数（被视为 “.”运算符情况）不能隐式转换为指向右操作数命名类的指针。

因此，在您的特定情况下，要访问d.protectedIntB，以下两项都必须为真：

作为B 的成员，您必须有权访问protectedIntB，因为B 是在其中找到名称protectedIntB 的类。（注意：这可以通过使用 using-declaration 重新声明派生类中的成员来改变； 在这种情况下，派生类将控制。）
您必须有权访问B 作为D 的基础，即能够将D* 转换为B*。如果B 是D 的公共基础，那很好。如果B 是D 的受保护基，则应用访问检查，F::f 失败，因为F 不是D 的朋友，也不是D 的派生类。

令人惊讶的是，GCC 似乎是受保护情况下错误的编译器，但这个错误 appears fixed。请注意，Clang 给出了 much better diagnostic。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您使用 protected 或 private 而不是 public 使 D 从 B 继承，编译应该会失败。

来自标准，$11.2/5 Accessibility of base classes and base class members [class.access.base]：

当在类 N 中命名时，成员 m 可以在点 R 访问

(5.4) 存在可在 R 访问的 N 的基类 B，并且当在 B 类中命名时，m 可在 R 处访问。 [示例：
class B;
class A {
private:
  int i;
  friend void f(B*);
};
class B : public A { };
void f(B* p) {
  p->i = 1;         // OK: B* can be implicitly converted to A*,
                    // and f has access to i in A
}
——结束示例]

对于您的第一种情况，D 的基类 B 可通过 F::f() 访问，因为它是公共继承。而B::protectedIntB 可以通过F::f() 访问，因为它是B 班级的朋友。

如果将其更改为受保护或私有继承，D 的基类B 将无法在F::f() 再次访问，那么编译应该会失败。注意F::f() 不是派生类D 的朋友。这意味着如果你也让它成为 D 类的朋友，编译就会成功。

顺便说一句：我用 gcc here 尝试了受保护的继承，但它失败了。

【讨论】：