Overload、Overwrite和Override的概念比较容易混淆,而且Overwrite和Override的中文翻译五花八门,让人很Confuse,顾保持英文原意:
Overload 重载
在C++程序中,可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示,但参数不同(包括类型、顺序不同),即函数重载。
(1)相同的范围(在同一个类中);
(2)函数名字相同;
(3)参数不同;
请注意,重载解析中不考虑返回类型,而且在不同的作用域里声明的函数也不算是重载。
Override 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。
Overwrite:重写
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。
(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)
在 C++11中,我们可以使用新的 override关键字,来让程序员可以更加明显地表明他对于重写的设计意图,增加代码的可读性。例如:
class A
{
public:
virtual void show()
{
cout<<"A"<<endl;
}
};
class B:public A
{
public:
void show() override
{
cout<<"B"<<endl;
}
};
有时候,程序员可能想要阻止某个虚函数被重写,在这种情况下,他可以为虚函数加上final关键字来达到这个目的。例如:
class A
{
public:
virtual void show() final
{
cout<<"A"<<endl;
}
};
class B:public A
{
public:
void show() override
{
cout<<"B"<<endl;
}
}
编译器报错:
error: virtual function 'virtual void B::show()'
error: overriding final function 'virtual void A::show()'
另一种解释:
1 公有继承
公有继承包含两部分:一是 “函数接口” (interface),二是 “函数实现” (implementation)
如 Shape 类中,三个成员函数,表示三种继承方式:
class Shape {
public:
virtual void Draw() const = 0; // 1) 纯虚函数
virtual void Error(const string& msg); // 2) 普通虚函数
int ObjectID() const; // 3) 非虚函数
};
class Rectangle: public Shape { ... };
class Ellipse: public Shape { ... };
1.1 纯虚函数 (pure virtual)
纯虚函数,继承的是基类中,成员函数的接口,且要在派生类中,重写成员函数的实现
Shape *ps1 = new Rectangle;
ps1->Draw(); // calls Rectangle::Draw
Shape *ps2 = new Ellipse;
ps2->Draw(); // calls Ellipse::Draw
调用基类的 Draw(),须加 类作用域操作符 ::
ps1->Shape::Draw(); // calls Shape::draw
1.2 普通虚函数
普通虚函数,会在基类中,定义一个缺省的实现 (default implementation),表示继承的是基类成员函数接口和缺省实现,由派生类选择是否重写该函数。
实际上,允许普通虚函数 同时继承接口和缺省实现是危险的。 如下, ModelA 和 ModelB 是 Airplane 的两种飞机类型,且二者的飞行方式完全相同
class Airplane {
public:
virtual void Fly(const string& destination);
};
class ModelA: public Airplane { ... };
class ModelB: public Airplane { ... };
这是典型的面向对象设计,两个类共享一个特性 – Fly,则 Fly 可在基类中实现,并由两个派生类继承之
现增加另一个飞机型号 ModelC,其飞行方式与 ModelA,ModelB 不相同,如果不小心忘记在 ModelC 中重写新的 Fly 函数
class ModelC: public Airplane {
... // no fly function is declared
};
则调用 ModelC 中的 fly 函数,就是调用 Airplane::Fly,但是 ModelC 的飞行方式和缺省的并不相同
Airplane *pa = new ModelC;
pa->Fly(Qingdao); // calls Airplane::fly!
即前面所说的,普通虚函数同时继承接口和缺省实现是危险的,最好是基类中实现缺省行为 (behavior),但只有在派生类要求时才提供该缺省行为
1.2.1 方法一
一种方法是 纯虚函数 + 缺省实现,因为是纯虚函数,所以只有接口被继承,其缺省的实现不会被继承。派生类要想使用该缺省的实现,必须显式的调用
class Airplane {
public:
virtual void Fly(const string& destination) = 0;
};
void Airplane::Fly(const string& destination)
{
// a pure virtual function default code for flying an airplane to the given destination
}
class ModelA: public Airplane {
public:
virtual void Fly(const string& destination) { Airplane::Fly(destination); }
};
这样在派生类 ModelC 中,即使一不小心忘记重写 Fly 函数,也不会调用 Airplane 的缺省实现
class ModelC: public Airplane {
public:
virtual void Fly(const string& destination);
};
void ModelC::Fly(const string& destination)
{
// code for flying a ModelC airplane to the given destination
}
1.2.2 方法二
可以看到,上面问题的关键就在于,一不小心在派生类 ModelC 中忘记重写 fly 函数,C++11 中使用关键字 override,可以避免这样的“一不小心”
1.3 非虚函数
非虚成员函数没有 virtual 关键字,表示派生类不但继承了接口,而且继承了一个强制实现 (mandatory implementation)
既然继承了一个强制的实现,则在派生类中,无须重新定义 (redefine) 继承自基类的成员函数,如下:
使用指针调用 ObjectID 函数,则都是调用的 Shape::ObjectID()
Rectangel rc; // rc is an object of type Rectangle
Shape *pB = &rc; // get pointer to rc
pB->ObjectID(); // call ObjectID() through pointer
Rectangle *pD = &rc; // get pointer to rc
pD->ObjectID(); // call ObjectID() through pointer
如果在派生类中重新定义了继承自基类的成员函数 ObjectID 呢?
class Rectangel : public Shape {
public:
int ObjectID() const; // hides Shape::ObjectID
};
pB->ObjectID(); // calls Shape::ObjectID()
pD->ObjectID(); // calls Rectagle::ObjectID()
此时,派生类中重新定义的成员函数会 “隐藏” (hide) 继承自基类的成员函数
这是因为非虚函数是 “静态绑定” 的,pB 被声明的是 Shape* 类型的指针,则通过 pB 调用的非虚函数都是基类中的,既使 pB 指向的是派生类
与“静态绑定”相对的是虚函数的“动态绑定”,即无论 pB 被声明为 Shape* 还是 Rectangle* 类型,其调用的虚函数取决于 pB 实际指向的对象类型
2 重写 (override)
在 1.2.2 中提到 override 关键字,可以避免派生类中忘记重写虚函数的错误
下面以重写虚函数时,容易犯的四个错误为例,详细阐述之
class Base {
public:
virtual void mf1() const;
virtual void mf2(int x);
virtual void mf3() &;
void mf4() const; // is not declared virtual in Base
};
class Derived: public Base {
public:
virtual void mf1(); // declared const in Base, but not in Derived.
virtual void mf2(unsigned int x); // takes an int in Base, but an unsigned int in Derived
virtual void mf3() &&; // is lvalue-qualified in Base, but rvalue-qualified in Derived.
void mf4() const;
};
在派生类中,重写 (override) 继承自基类成员函数的实现 (implementation) 时,要满足如下条件:
一虚:基类中,成员函数声明为虚拟的 (virtual)
二容:基类和派生类中,成员函数的返回类型和异常规格 (exception specification) 必须兼容
四同:基类和派生类中,成员函数名、形参类型、常量属性 (constness) 和 引用限定符 (reference qualifier) 必须完全相同
如此多的限制条件,导致了虚函数重写如上述代码,极容易因为一个不小心而出错
C++11 中的 override 关键字,可以显式的在派生类中声明,哪些成员函数需要被重写,如果没被重写,则编译器会报错。
class Derived: public Base {
public:
virtual void mf1() override;
virtual void mf2(unsigned int x) override;
virtual void mf3() && override;
virtual void mf4() const override;
};
这样,即使不小心漏写了虚函数重写的某个苛刻条件,也可以通过编译器的报错,快速改正错误
class Derived: public Base {
public:
virtual void mf1() const override; // adding "virtual" is OK, but not necessary
virtual void mf2(int x) override;
void mf3() & override;
void mf4() const override;
};
小结:
- 公有继承
纯虚函数 => 继承的是:接口 (interface)
普通虚函数 => 继承的是:接口 + 缺省实现 (default implementation)
非虚成员函数 =>继承的是:接口 + 强制实现 (mandatory implementation)
- 不要重新定义一个继承自基类的非虚函数 (never redefine an inherited non-virtual function)
- 在声明需要重写的函数后,加关键字 override