C++ public/protected/private継承の違いを徹底解説

C++ public、protected、private継承

このチュートリアルでは、実践的な例を通じてC++でのpublic、protected、private継承の使い方を学びます。

C++継承では、基底クラスから子クラスを異なるアクセスモードで派生させられます。例えば：

class Base { .... ... .... };
class Derived : public Base { .... ... .... };

コードclass Derived : public Baseのpublicキーワードに注目してください。これはpublicモードで派生クラスを作成したことを意味します。また、protectedやprivateモードで派生させることもできます。

これら3つのキーワード（public、protected、private）はC++継承におけるアクセス指定子と呼ばれます。

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C++におけるpublic、protected、private継承

public、protected、private継承には以下の特徴があります：

• public継承では、基底クラスのpublicメンバが派生クラスでpublic、protectedメンバが派生クラスでprotectedのままになります。
• protected継承では、基底クラスのpublicとprotectedメンバが派生クラスでprotectedになります。
• private継承では、基底クラスのpublicとprotectedメンバが派生クラスでprivateになります。

注意： 基底クラスのprivateメンバは派生クラスからアクセスできません。

class Base {
public:
    int x;
protected:
    int y;
private:
    int z;
};

class PublicDerived: public Base {
    // xはpublic
    // yはprotected
    // zはPublicDerivedからアクセス不可
};

class ProtectedDerived: protected Base {
    // xはprotected
    // yはprotected
    // zはProtectedDerivedからアクセス不可
};

class PrivateDerived: private Base {
    // xはprivate
    // yはprivate
    // zはPrivateDerivedからアクセス不可
}

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例1: C++ public継承

// public継承の動作を示すC++プログラム
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    // privateメンバにアクセスする関数
    int getPVT() { return pvt; }
};

class PublicDerived : public Base {
public:
    // 基底クラスからprotectedメンバにアクセスする関数
    int getProt() { return prot; }
};

int main() {
    PublicDerived object1;
    cout << "Private = " << object1.getPVT() << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.pub << endl;
    return 0;
}

出力

Private = 1
Protected = 2
Public = 3

ここでは、PublicDerivedをBaseからpublicモードで派生させています。

結果としてPublicDerivedでは：

• protはprotectedとして継承されます。
• pubとgetPVT()はpublicとして継承されます。
• pvtはBaseでprivateなのでアクセス不可です。

privateとprotectedメンバはmain()から直接アクセスできないため、それらにアクセスするためのpublic関数getPVT()とgetProt()を作成する必要があります：

// エラー: メンバ "Base::pvt" はアクセス不可
cout << "Private = " << object1.pvt;
// エラー: メンバ "Base::prot" はアクセス不可
cout << "Protected = " << object1.prot;

getPVT()関数はBase内で定義されていますが、getProt()関数はPublicDerived内で定義されています。

これはpvtがBaseでprivateであり、PublicDerivedからアクセスできないためです。

一方、protはpublic継承によりPublicDerivedからアクセス可能です。そのためgetProt()はPublicDerived内からprotected変数にアクセスできます。

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public継承でのアクセス可能性

アクセス可能性	privateメンバ	protectedメンバ	publicメンバ
基底クラス	Yes	Yes	Yes
派生クラス	No	Yes	Yes

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例2: C++ protected継承

// protected継承の動作を示すC++プログラム
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    int getPVT() { return pvt; }
};

class ProtectedDerived : protected Base {
public:
    int getProt() { return prot; }
    int getPub() { return pub; }
};

int main() {
    ProtectedDerived object1;
    cout << "Private cannot be accessed." << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.getPub() << endl;
    return 0;
}

出力

Private cannot be accessed.
Protected = 2
Public = 3

ここでは、ProtectedDerivedをBaseからprotectedモードで派生させています。

結果としてProtectedDerivedでは：

• prot、pubとgetPVT()はprotectedとして継承されます。
• pvtはBaseでprivateなのでアクセス不可です。

ご存知の通り、protectedメンバはクラス外部から直接アクセスできません。その結果、ProtectedDerivedからgetPVT()を使うことはできません。

そのためpub変数にアクセスするためにProtectedDerivedでgetPub()関数を作成する必要があります。

// エラー: メンバ "Base::getPVT()" はアクセス不可
cout << "Private = " << object1.getPVT();
// エラー: メンバ "Base::pub" はアクセス不可
cout << "Public = " << object1.pub;

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protected継承でのアクセス可能性

アクセス可能性	privateメンバ	protectedメンバ	publicメンバ
基底クラス	Yes	Yes	Yes
派生クラス	No	Yes	Yes（protected変数として継承）

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例3: C++ private継承

// private継承の動作を示すC++プログラム
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
private:
    int pvt = 1;
protected:
    int prot = 2;
public:
    int pub = 3;
    int getPVT() { return pvt; }
};

class PrivateDerived : private Base {
public:
    int getProt() { return prot; }
    int getPub() { return pub; }
};

int main() {
    PrivateDerived object1;
    cout << "Private cannot be accessed." << endl;
    cout << "Protected = " << object1.getProt() << endl;
    cout << "Public = " << object1.getPub() << endl;
    return 0;
}

出力

Private cannot be accessed.
Protected = 2
Public = 3

ここでは、PrivateDerivedをBaseからprivateモードで派生させています。

結果としてPrivateDerivedでは：

• prot、pubとgetPVT()はprivateとして継承されます。
• pvtはBaseでprivateなのでアクセス不可です。

ご存知の通り、privateメンバはクラス外部から直接アクセスできません。その結果、PrivateDerivedからgetPVT()を使うことはできません。

そのためpub変数にアクセスするためにPrivateDerivedでgetPub()関数を作成する必要があります。

// エラー: メンバ "Base::getPVT()" はアクセス不可
cout << "Private = " << object1.getPVT();
// エラー: メンバ "Base::pub" はアクセス不可
cout << "Public = " << object1.pub;

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private継承でのアクセス可能性

アクセス可能性	privateメンバ	protectedメンバ	publicメンバ
基底クラス	Yes	Yes	Yes
派生クラス	No	Yes（private変数として継承）	Yes（private変数として継承）