c++ overload 、override、overwrite

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:

  1. 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)

  1. 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)

  2. 在声明需要重写的函数后,加关键字 override

参考:
https://www.cnblogs.com/xinxue/p/5471708.html

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