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轉載:成員函式的過載、覆蓋與隱藏


成員函式的過載(overload)、覆蓋(override)與隱藏很容易混淆,C++程式設計師必須要搞清楚概念,否則錯誤將防不勝防。

1 過載與覆蓋
成員函式被過載的特徵:
(1)相同的範圍(在同一個類中) ;
(2)函式名字相同;
(3)引數不同;
(4)virtual 關鍵字可有可無。

覆蓋是指派生類函式覆蓋基類函式,特徵是:
(1)不同的範圍(分別位於派生類與基類) ;
(2)函式名字相同;
(3)引數相同;
(4)基類函式必須有 virtual 關鍵字。
示 例 1 中 , 函 數 Base::f(int) 與 Base::f(float) 相互過載, 而 Base::g(void) 被 Derived::g(void)覆蓋。

#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(42);      // Base::f(int) 42
    pb->f(3.14f);   // Base::f(float) 3.14
    pb->g();    // Derived::g(void)
}

示例 1 成員函式的過載和覆蓋

2 令人迷惑的隱藏規則
本來僅僅區別過載與覆蓋並不算困難, 但是 C++的隱藏規則使問題複雜性陡然增加。這裡“隱藏”是指派生類的函式遮蔽了與其同名的基類函式,規則如下:

(1)如果派生類的函式與基類的函式同名,但是引數不同。此時,不論有無 virtual 關鍵字,基類的函式將被隱藏(注意別與過載混淆) 。
(2)如果派生類的函式與基類的函式同名,並且引數也相同,但是基類函式沒有 virtual關鍵字。此時,基類的函式被隱藏(注意別與覆蓋混淆) 。

示例程式 2(a)中:
(1)函式 Derived::f(float)覆蓋了 Base::f(float)。
(2)函式 Derived::g(int)隱藏了 Base::g(float),而不是過載。
(3)函式 Derived::h(float)隱藏了 Base::h(float),而不是覆蓋。

#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; }
}
;

示例 2(a)成員函式的過載、覆蓋和隱藏

據作者考察,很多 C++程式設計師沒有意識到有“隱藏”這回事。由於認識不夠深刻,“隱藏”的發生可謂神出鬼沒,常常產生令人迷惑的結果。

示例 2(b)中,bp 和 dp 指向同一地址,按理說執行結果應該是相同的,可事實並非這樣。

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
}

示例 2(b) 過載、覆蓋和隱藏的比較

3 擺脫隱藏
隱藏規則引起了不少麻煩。示例 3 程式中,語句 pd->f(10)的本意是想呼叫函式Base::f(int),但是 Base::f(int)不幸被 Derived::f(char *)隱藏了。由於數字 10 不能被隱式地轉化為字串,所以在編譯時出錯。

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(10); // error
}

示例 3 由於隱藏而導致錯誤

從示例 3 看來,隱藏規則似乎很愚蠢。但是隱藏規則至少有兩個存在的理由:
寫語句 pd->f(10)的人可能真的想呼叫 Derived::f(char *)函式,只是他誤將引數寫錯了。有了隱藏規則,編譯器就可以明確指出錯誤,這未必不是好事。否則,編譯器會靜悄悄地將錯就錯,程式設計師將很難發現這個錯誤,流下禍根。
假如類 Derived 有多個基類(多重繼承) ,有時搞不清楚哪些基類定義了函式 f。如果沒有隱藏規則,那麼 pd->f(10)可能會呼叫一個出乎意料的基類函式 f。儘管隱藏規則看起來不怎麼有道理,但它的確能消滅這些意外。
示例 3 中,如果語句 pd->f(10)一定要呼叫函式 Base::f(int),那麼將類 Derived修改為如下即可。

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