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C++的继承,重载,隐藏,覆盖

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继承,重载的概念对于一位C++程序员来说就是轻车驾熟,而隐藏和覆盖也并不陌生。但是,当我们写了一个自认为是重载的函数却报错的时候,就又重燃怀疑之火了。那么问题来了,在派生类继承基类的时候,若有同名函数就会发生隐藏、覆盖和重载这几种情况,该如何区分和理解呢?

继承

基本理解

继承是面向对象编程的一个基本概念(另外,还有数据抽象和动态绑定),至于其中的许多规则(例如修饰符)就先不去深究了,我们只要理解最基础的一点:派生类继承基类的成员。而我们测试代码里面都用public继承的方式,以免去不必要的麻烦。

存储结构

看下面的存储结构,对于后面的理解很有帮助。

C++的继承,重载,隐藏,覆盖

  • 基类和派生类都有各自的作用域,在书中也会经常看到派生类会把父类的成员复制一份过来的说法。

代码

可以看一个简单的例子:

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
        int a;
        int b;
};

class Derived : public Base{
        int b;
        int c;
};


class Base1{
private:
        int a;
        int b;
};

class Derived1 : private Base1{
        int b;
        int c;
};

int main()
{
        cout << "sizeof Derived: " << sizeof(Derived) << endl;          // 16
        cout << "sizeof Base: " << sizeof(Base) << endl;                // 8
        cout << "sizeof Derived1: " << sizeof(Derived1) << endl;        // 16
        cout << "sizeof Base1: " << sizeof(Base1) << endl;              // 8

        getchar();
        return 0;
}

小结

  • 不管是public和private继承,派生类都是16个字节,说明都拷贝过来了。只是说private的继承不能访问基类的private成员。

隐藏

看到存储结构图,再联想到局部变量隐藏全局变量的规则,也可以理解派生类同名成员会隐藏基类成员。并且,使用显示调用方法还是可以调用基类成员函数的。例如:d.Base::b和d.Base::fBase()

注意:这里的隐藏会和重载有时候会混淆!小结中的两点可以用来帮助区分。

代码

隐藏的测试代码:

class Base{
public:
        int a;
        int b;
        void fBase(){cout << "Base class function fBase()" << endl;}
};

class Derived : public Base{
public:
        int b;
        int c;
        void fDerived() {cout << "Derived class function fDerived()" << endl;}
        void fBase() { cout << "Derived class function fBase()" << endl;}
};

int main()
{
        Derived d;
        cout << d.c << endl;
        cout << d.b << endl;
        cout << d.Base::b << endl;

        d.fDerived();
        d.fBase();
        d.Base::fBase();

        getchar();
        return 0;
}

小结

  • 关于作用域,《C++ primer》有一段如下的描述:

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。

  • 另外,至于为什么函数原型不同,也会屏蔽的原因跟编译器有关。

名字查找在编译时发生。一旦在子类中找到了名字,就不再继续查找了。( 为什么不继续查找了呢?求解疑惑

重载

像其他任意函数一样,成员函数(无论虚还是非虚)也可以重载。派生类可以重定义所有继承的0个或多个版本。通过前面的覆盖我们可以得到以下一些注意事项:

  • 如果派生类重新定义了重载成员,则通过派生类型只能访问派生类中定义的那些成员。
  • 如果派生类想通过自身类型使用所有的重载版本,则派生类型必须要么重定义所有重载版本,要么一个也不定义。

代码

测试代码:

class Base{
public:
        int a;
        int b;
        void fBase(){cout << "Base class function fBase()" << endl;}
        void fBase(int a){cout << "Base class function fBase(" << a << ")." << endl;}
};

class Derived : public Base{
public:
        int b;
        int c;
        void fDerived() {cout << "Derived class function fDerived()" << endl;}
        void fBase() { cout << "Derived class function fBase()" << endl;}
};

int main()
{
        Derived d;
        d.fBase();
        //d.fBase(2); //error: no matching function for call to 'Derived::fBase(int)'
        d.Base::fBase(3);

        getchar();
        return 0;
}

小结

  • 可以看到派生类想调用父类带参数的重载版本报错了
error: no matching function for call to 'Derived::fBase(int)'
  • 一种解决办法是在派生类中申明基类的函数,就可以不用重新定义重载函数的所有版本了

代码:

class Derived : public Base{
public:
        using Base::fBase;
        int b;
        int c;
        void fDerived() {cout << "Derived class function fDerived()" << endl;}
        void fBase() { cout << "Derived class function fBase()" << endl;}
};

特别注意:加入的using申明需要是public修饰的,否则编译的时候会提示:”error: ‘void Base::fBase(int)’ is inaccessible“的错误。

  • 也可见,重载一般指的是相同作用域。

覆盖

覆盖出现的两个条件:

  • 只发生在虚函数的情况下
  • 且基类和派生类的成员函数类型必须一模一样,即参数和返回类型都必须一致

所以,派生类对象调用时,会调用派生类的成员函数。但是,也可以通过显示调用父类的同名成员函数。把上面的例子fBase()函数改成虚函数,加上virtual关键字,结果还是一样的[1]。

virtual void fBase(){cout << "Base class function fBase()" << endl;}

结果:

Derived class function fBase()
Base class function fBase(2).
Base class function fBase(3).

总结

  • 派生类是将基类的所有成员都复制一份,并且保存在不同的域中。
  • 重载是在同一作用域下面的,基类和派生类不在同一个域,属于隐藏情况。
  • 覆盖其实也是隐藏的一种,只是意义上是不同的。

参考

[1] C++父子类继承时的隐藏、覆盖、重载

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