C++中重载、覆盖与隐藏的区别(转)

时间:2023-03-08 16:51:52

  本文摘自林锐博士的《高质量C++/C编程指南》。

  成员函数的重载、覆盖(override)与隐藏很容易混淆,C++程序员必须要搞清楚概念,否则错误将防不胜防。

1.重载与覆盖

  成员函数被重载的特征:
  (1)相同的范围(在同一个类中);
  (2)函数名字相同;
  (3)参数不同;
  (4)virtual关键字可有可无。
  覆盖是指派生类函数覆盖基类函数,特征是:
  (1)不同的范围(分别位于派生类与基类);
  (2)函数名字相同;
  (3)参数相同;
  (4)基类函数必须有virtual关键字。
  在下例中,函数Base::f(int)与Base::f(float)相互重载,而Base::g(void)被Derived::g(void)覆盖。

 #include <iostream>

 class Base
{
public:
void f(int x){ cout << "Base::f(int) " << x << endl; }
void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }
virtual void g(void){ cout << "Base::g(void)" << endl; }
}; class Derived : public Base
{
public:
virtual void g(void){ cout << "Derived::g(void)" << endl; }
}; void main(void)
{
Derived d;
Base *pb = &d;
pb->f(); // Base::f(int) 42
pb->f(3.14f); // Base::f(float) 3.14
pb->g(); // Derived::g(void)
}

2.令人迷惑的隐藏规则

  本来仅仅区别重载与覆盖并不算困难,但是C++的隐藏规则使问题复杂性陡然增加。这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数,规则如下:
  (1)如果派生类的函数与基类的函数同名,但是参数不同。此时,不论有无virtual关键字,基类的函数将被隐藏(注意别与重载混淆)。
  (2)如果派生类的函数与基类的函数同名,并且参数也相同,但是基类函数没有virtual关键字。此时,基类的函数被隐藏(注意别与覆盖混淆)。
  示例程序A中:
  (1)函数Derived::f(float)覆盖了Base::f(float)。
  (2)函数Derived::g(int)隐藏了Base::g(float),而不是重载。
  (3)函数Derived::h(float)隐藏了Base::h(float),而不是覆盖。

 // 示例A

 #include <iostream>

 class Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }
void g(float x){ cout << "Base::g(float) " << x << endl; }
void h(float x){ cout << "Base::h(float) " << x << endl; }
}; class Derived : public Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout << "Derived::f(float) " << x << endl; }
void g(int x){ cout << "Derived::g(int) " << x << endl; }
void h(float x){ cout << "Derived::h(float) " << x << endl; }
}; 

  据作者考察,很多C++程序员没有意识到有“隐藏”这回事。由于认识不够深刻,“隐藏”的发生可谓神出鬼没,常常产生令人迷惑的结果。
  示例B中,bp和dp指向同一地址,按理说运行结果应该是相同的,可事实并非这样。

 // 示例B

 void main(void)
{
Derived d;
Base *pb = &d;
Derived *pd = &d; // Good : behavior depends solely on type of the object
pb->f(3.14f); // Derived::f(float) 3.14
pd->f(3.14f); // Derived::f(float) 3.14 // Bad : behavior depends on type of the pointer
pb->g(3.14f); // Base::g(float) 3.14
pd->g(3.14f); // Derived::g(int) 3 (surprise!) // Bad : behavior depends on type of the pointer
pb->h(3.14f); // Base::h(float) 3.14 (surprise!)
pd->h(3.14f); // Derived::h(float) 3.14
} 

3.摆脱隐藏

  隐藏规则引起了不少麻烦。示例8-2-3程序中,语句pd->f(10)的本意是想调用函数Base::f(int),但是Base::f(int)不幸被Derived::f(char *)隐藏了。由于数字10不能被隐式地转化为字符串,所以在编译时出错。

 class Base
{
public:
void f(int x);
}; class Derived : public Base
{
public:
void f(char *str);
}; void Test(void)
{
Derived *pd = new Derived;
pd->f(); // error
}

从以上示例看来,隐藏规则似乎很愚蠢。但是隐藏规则至少有两个存在的理由:

  • 写语句pd->f(10)的人可能真的想调用Derived::f(char *)函数,只是他误将参数写错了。有了隐藏规则,编译器就可以明确指出错误,这未必不是好事。否则,编译器会静悄悄地将错就错,程序员将很难发现这个错误,流下祸根。
  • 假如类Derived有多个基类(多重继承),有时搞不清楚哪些基类定义了函数f。如果没有隐藏规则,那么pd->f(10)可能会调用一个出乎意料的基类函数f。尽管隐藏规则看起来不怎么有道理,但它的确能消灭这些意外。

  在以上示例中,如果语句pd->f(10)一定要调用函数Base::f(int),那么将类Derived修改为如下即可。

 class Derived : public Base
{
public:
void f(char *str);
void f(int x) { Base::f(x); }
};