面向对象编程
--继承情况下的类作用域
引言：
在继承情况下，派生类的作用域嵌套在基类作用域中：假设不能在派生类作用域中确定名字，就在外围基类作用域中查找该名字的定义。
正是这样的类作用域的层次嵌套使我们能够直接訪问基类的成员,就好像这些成员是派生类成员一样：
Bulk_item bulk;
cout << bulk.book() << endl;
名字book的使用将这样确定[先派生->后基类]：
1)bulk是Bulk_item类对象，在Bulk_item类中查找，找不到名字book。
2)由于从Item_base派生Bulk_item，所以接着在Item_base类中查找，找到名字book，则引用成功的确定了。
一、名字查找在编译时发生
对象、引用或指针的静态类型决定了对象能够完毕的行为。甚至当静态类型和动态类型可能不同的时候,就像使用基类类型的引用或指针时可能会发生的,静态类型仍然决定着能够使用什么成员：
class Disc_item : public Item_base
{
public:
std::pair<size_t,double> discount_policy() const
{
return std::make_pair(quantity,discount);
} //other member as before...
};
仅仅能通过Disc_item类型或Disc_item派生类型的对象、指针或引用訪问discount_policy()：
Bulk_item bulk;
Bulk_item *bulkP = &bulk;
Item_base *itemP = &bulk; bulkP -> discount_policy(); //OK
itemP -> discount_policy(); //Error
通过itemP訪问是错误的，由于基类类型的指针（引用或对象）仅仅能訪问对象的基类部分，而不能訪问派生类部分，而在基类中又未定义discount_policy()成员。
//P498 习题15.21/22
class Item_base
{
public:
Item_base(const std::string &book = "",
double sales_price = 0.0):
isbn(book),price(sales_price) {} std::string book() const
{
return isbn;
} //仅仅是返回总价格，不进行打折
virtual double net_price(std::size_t n) const
{
return n * price;
} virtual ~Item_base() {} private:
std::string isbn; protected:
double price;
}; class Disc_item : public Item_base
{
public:
Disc_item(const std::string &book = "",
double sales_price = 0.0,
std::size_t qty = 0,
double disc_rate = 0.0):
Item_base(book,sales_price),quantity(qty),discount(disc_rate) {} //将函数设置为纯虚函数，以防止用户创建Disc_item对象
double net_price(size_t) const = 0; std::pair<size_t,double> discount_policy() const
{
return std::make_pair(quantity,discount);
} protected:
std::size_t quantity; //可实行折扣的数量
double discount; //折扣率
}; //批量购买折扣类
class Bulk_item : public Disc_item
{
public:
Bulk_item(const std::string &book = "",
double sales_price = 0.0,
std::size_t qty = 0,
double disc_rate = 0.0):
Disc_item(book,sales_price,qty,disc_rate) {} double net_price(std::size_t cnt) const
{
if (cnt >= quantity)
{
return cnt * (1 - discount) * price;
}
else
{
return cnt * price;
}
}
}; //有限折扣类
class Lds_item : public Disc_item
{
public:
Lds_item(const std::string &book = "",
double sales_price = 0.0,
std::size_t qty = 0,
double disc_rate = 0.0):
Disc_item(book,sales_price,qty,disc_rate) {} double net_price(std::size_t cnt) const
{
if (cnt <= quantity)
{
return cnt * (1 - discount) * price;
}
else
{
return price * (cnt - quantity * discount);
}
}
};
二、名字冲突与继承
与基类成员同名的派生类成员将屏蔽对基类成员的直接訪问：
class Base
{
public:
Base():mem(0){} protected:
int mem;
}; class Derived : public Base
{
public:
Derived(int i):mem(i){}
int get_mem() const
{
return mem; //Derived::mem
} private:
int mem; //将会屏蔽Base::mem
};
get_mem中对mem的引用被确定为Derive中的名字：
Derived d(43);
cout << d.get_mem() << endl; //output 43
能够使用作用域操作符訪问被屏蔽的成员：
class Derived : public Base
{
public:
int get_mem() const
{
return Base::mem; //Derived::mem
}
//As before
}; //測试
Derived d(43);
cout << d.get_mem() << endl; //output 0
作用域操作符指示编译器在Base中查找mem成员。
【最佳实践】
设计派生类时，仅仅要可能，最好避免与基类成员的名字冲突！
//P499 习题15.23
class Base
{
public:
void foo(int); protected:
int bar;
double foo_bar;
}; class Derived : public Base
{
public:
void foo(string);
bool bar(Base *pb);
void foobar(); protected:
string bar;
}; void Derived::foobar()
{
bar = "1024";
} bool Derived::bar(Derived *pb)
{
return foo_bar == pb -> foo_bar;
} int main()
{
Derived d;
d.foo("1024");
}
/*说明：可能是g++编译器对类型检查比較严格，这个程序在g++编译器上死活编译只是，
*由于在Derivd中的string bar处编译器提示说：与前面的声明冲突了！
*的确，在Derivd中，bar既有数据成员又有成员函数！！！
*/
三、作用域与成员函数
在基类和派生类中使用同一名字的成员函数，其行为与数据成员一样：在派生类作用域中派生类成员将屏蔽基类成员。即使函数原型不同，基类成员也会被屏蔽：
struct Base
{
int memfuc();
}; struct Derived : Base
{
int memfuc(int);
}; int main()
{
Derived d;
Base b; b.memfuc(); //调用Base::memfuc()
d.memfuc(10); //调用Derived::memfuc()
d.memfuc(); //Error
d.Base::memfuc();//调用Base::memfuc()
}
Derived中的memfuc声明隐藏了Base中的声明。在确定以下一条语句时：
d.memfuc();
编译器查找名字memfuc，并在Derived类中找到。一旦找到了名字，编译器要就不再继续查找了。
【小心地雷】
局部作用域中声明的函数不会重载全局作用域中定义的函数，相同，派生类中定义的函数也不会重载基类中定义的成员。通过派生类对象调用函数时，实參必须与派生类中定义的版本号相匹配，仅仅有在派生类中根本未定义该函数时，才考虑基类函数。如：
struct Base
{
int memfuc();
}; struct Derived : Base
{
int memfuc(int);
}; Derived d;
d.memfuc(); //Error
假设将Derived中的intmemfuc(int)凝视掉，则：
d.memfuc(); //OK
重载函数
像其它随意函数一样,成员函数(不管虚还是非虚)也能够重载。派生类能够重定义所继承的0个或多个版本号。
[注意] 假设派生类重定义了重载成员，则通过派生类型仅仅能訪问派生类中重定义的那些成员！
struct Derived : Base
{
int memfuc();
int memfuc(int);
double memfuc(double);
}; int main()
{
Derived d;
d.memfuc(); //Derived::memfuc()
d.memfuc(10); //Derived::memfuc(int)
}
假设派生类想通过自身类型使用全部的重载版本号,则派生类必须要么重定义全部重载版本号,要么一个也不重定义。
有时类须要仅仅重定义一个重载版本号，而且想要继承其它版本号的含义,在这样的情况下，派生类不用重定义所继承的每个基类版本号,它能够为重载成员提供using声明。一个using声明仅仅能指定一个名字,不能指定形參表,因此：using声明会将该函数的全部重载实例加到派生类的作用域。将全部名字增加作用域之后,派生类仅仅须要重定义本类型确实必须定义的那些函数,对其它版本号能够使用继承的定义。
struct Base
{
int memfuc();
int memfuc(int);
int memfuc(double);
}; struct Derived : Base
{
using Base::memfuc;
int memfuc(); //重定义
}; int main()
{
Derived d;
d.memfuc(); //Derived::memfuc()
d.memfuc(10); //Base::memfuc(int)
}
四、虚函数与作用域
虚函数：假设基类成员与派生类成员接受的实參不同，就没有办法通过基类类型的引用或指针调用派生类函数：
class Base
{
public:
virtual int fcn();
}; class D1 : public Base
{
public:
//该fcn屏蔽了Base类中的虚函数fun
int fcn(int);
/**此时有两个名为 fcn 的函数:
*类从 Base 继承的一个名为 fcn 的虚函数
*类定义的名为 fcn 的非虚成员函数,该函数接受一个 int 形參
*/
}; class D2 : public D1
{
public:
/**重定义了它继承的两个函数:
*1.重定义了 Base 中定义的 fcn 的原始版本号
*2.重定义了 D1 中定义的非虚版本号。
*/
int fcn();
int fcn(int);
};
通过基类调用被屏蔽的虚函数
通过基类类型的引用或指针调用函数时，编译器将在基类中查找该函数而忽略派生类：
Base bobj;
D1 d1obj;
D2 d2obj; Base *bp1 = &bobj,*bp2 = &d1obj,*bp3 = &d2obj; bp1 -> fcn(); //调用Base::fcn()
bp2 -> fcn(); //调用Base::fcn()
bp3 -> fcn(); //调用D2::fcn()
【关键概念：名字查找与继承】
理解 C++中继承层次的关键在于理解怎样确定函数调用。确定函数调用遵循以下四个步骤：
1）首先确定进行函数调用的对象、引用或指针的静态类型
2）在该类中查找函数，假设找不到，就在直接基类中查找，如此循着类的继承链往上找，直到找到该函数或者查找完最后一个类。假设不能在类或其相关基类中找到该名字，则调用是错误的。
3）一旦找到了该名字,就进行常规类型检查,查看假设给定找到的定义,该函数调用是否合法。
4）假定函数调用合法,编译器就生成代码。假设函数是虚函数且通过引用或指针调用,则编译器生成代码以确定依据对象的动态类型执行哪个函数版本号,否则,编译器生成代码直接调用函数。
//P502 习题15.24
Bulk_item bulk;
Item_base item(bulk);
Item_base *p = &bulk; /**由于net_price为虚函数
*对虚函数而言，仅仅能通过指针或引用进行动态绑定
*而通过对象调用虚函数，所调用到的总是该对象所属类型中定义的函数
*/
p -> net_price(10); //调用Bulk_item版本号的net_price
item.net_price(10); //调用Item_base版本号的net_price