C++ 繼承機制完整解析：基類與派生類存取權限控制

C++ 透過繼承機制讓現有類別（基類）衍生出新類別（派生類）。派生類擁有基類所有非私有成員，並可新增自身成員。繼承方式決定基類成員在派生類中的可見性。

三種繼承方式對比

核心規則總結

1. 基類 private 成員永遠不可被派生類直接存取（只能透過基類 public/protected 成員函數間接存取）
2. public 繼承：「is-a」關係，保持介面公開性，最常用
3. private 繼承：「implemented-in-terms-of」，基類介面對外隱藏，甚至派生類的派生類也無法存取
4. protected 繼承：介於兩者間，基類介面對派生類可見但對外隱藏

完整程式碼示範

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:    int a1;
protected: int a2;
private:   int a3;
};

// 公有繼承
class D1 : public Base {
public:
    void test() {
        a1 = 10; // ✓ public
        a2 = 20; // ✓ protected
        // a3 = 30; // ✗ private
    }
};
class D11 : public D1 {
public:
    void test() {
        a1 = 5;  // ✓ D1 中為 public
        a2 = 6;  // ✓ D1 中為 protected
        // a3 = 7; // ✗
    }
};

// 私有繼承
class D2 : private Base {
public:
    void test() {
        a1 = 8;  // ✓ 變為 private
        a2 = 9;  // ✓ 變為 private
        // a3 = 10; // ✗
    }
};
class D22 : public D2 {
public:
    void test() {
        // a1 = 11; // ✗ D2 中為 private
        // a2 = 12; // ✗
        // a3 = 13; // ✗
    }
};

// 保護繼承
class D3 : protected Base {
public:
    void test() {
        a1 = 15; // ✓ 變為 protected
        a2 = 16; // ✓ 變為 protected
        // a3 = 17; // ✗
    }
};
class D33 : public D3 {
public:
    void test() {
        a1 = 18; // ✓ D3 中為 protected
        a2 = 19; // ✓
        // a3 = 20; // ✗
    }
};

int main() {
    D11 d1; d1.a1 = 1; // ✓ public 繼承鏈保持 public
    // d1.a2 = 2; // ✗ protected
    
    D22 d2; 
    // d2.a1 = 4; // ✗ private 繼承鏈全變 private
    
    D33 d3;
    // d3.a1 = 7; // ✗ protected 繼承鏈對外不可見
    return 0;
}

派生類物件存取基類成員規則

• public 繼承：僅基類 public 成員可被派生類物件直接存取
• private/protected 繼承：基類所有成員均不可被派生類物件直接存取

最佳實務建議

1. 優先使用 public 繼承 建立「is-a」關係
2. 需隱藏基類介面時考慮 組合（composition） 替代私有繼承
3. protected 繼承極少使用，通常表示設計問題
4. 基類資料成員建議設為 private，提供 protected 存取器給派生類