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C++ 派生类函数重载与虚函数继承详解

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2022-05-18
目录 一、作用域与名字查找 1.作用域的嵌套 2.在编译时进行名字查找 3.名字冲突与继承 4.通过作用域运算符来使用隐藏的成员 二、同名函数隐藏与虚函数覆盖 1.几种必须区分的情况

目录
  • 一、作用域与名字查找
    • 1.作用域的嵌套
    • 2.在编译时进行名字查找
    • 3.名字冲突与继承
    • 4.通过作用域运算符来使用隐藏的成员
  • 二、同名函数隐藏与虚函数覆盖
    • 1.几种必须区分的情况
    • 2.一个更复杂的例子

类的关系图:

image-20220302182444654

一、作用域与名字查找 1.作用域的嵌套

派生类的作用域嵌套在基类之内

Bulk_quote bulk;
cout<< bulk.isbn();

名字isbn解析过程:

  • 因为我们是通过Bulk_quote的对象调用isbn的,所以首先在Bulk_quote中查找,这一步没有找到名字isbn。
  • 因为 Bulk_quote是Disc_quote 的派生类,所以接下来在Disc_quote中查找,仍然找不到。
  • 因为Disc_quote是Quote的派生类,所以接着查找Quote;此时找到了名字isbn,所以我们使用的isbn最终被解析为Quote中的isbn。
2.在编译时进行名字查找

成员名字的查找类型由静态类型决定

//给Disc_quote添加一个成员,返回折扣政策
class Disc_quote : public Quote {
public : 
    std::pair<int ,double) discount_policy() const
    	{return {quantity,discount};}
};

我们只能通过Disc_quote及其派生类对象来使用discount_policy。

Bulk_quote bulk;
Bulk_qoute *bulkP = &bulk;   //静态类型与动态类型一致
Quote *itemP = &bulk;        //静态类型为Quote,动态类型不一定
bulkP->discount_policy();    //正确:bulkP的类型是Bulk_quote*
itemP->discount_policy();    //错误:itemP的类型是Quote*

尽管在bulk中确实含有一个名为discount_policy的成员,但是该成员对于itemP却是不可见的。

itemP的类型是Quote的指针,意味着对discount_policy的搜索将从Quote开始

显然Quote不包含名为discount_policy的成员,所以我们无法通过Quote的对象、引用或指针调用discount_policy。

3.名字冲突与继承

派生类可以重用基类中的名字,由于派生类的作用域嵌套在基类中,所以会隐藏基类的同名变量

派生类成员隐藏同名的基类成员

struct Base{
    Base():mem(0){}
protected:
    int mem;
};
struct Derived : Base{//struct默认public继承
    Derived(int i) : mem(i){};
    int get_mem() {return mem;}
protected:
    int mem;
};

get_mem返回的是在Derived中的mem

Derived d(42);
cout<<d.get_mem()<<endl;  //打印42
4.通过作用域运算符来使用隐藏的成员
struct Derived : public Base{
    int get_base_mem() {return Base::mem;}
    //...
};

d.get_base_mem();   //输出0
二、同名函数隐藏与虚函数覆盖 1.几种必须区分的情况 派生类函数形式 与基类同名函数的关系 形参列表 绑定方式 非虚函数 隐藏基类同名函数 可相同可不同 静态绑定 虚函数 覆盖基类虚函数 必须相同 动态绑定

使用基类的引用或指针调用虚函数时,会发生动态绑定

  1. 当派生类有基类的同名虚函数且该函数不是虚函数时,无论两个同名函数的参数是否相同。
    • 由于派生类的作用域嵌套在基类内部,所以都会隐藏同名的基类函数
    • 由于不是虚函数,所以即使两函数参数相同,也不会发生动态绑定
//情况1举例
class A{
public :
    //基类的print不是虚函数
    void print() const 
        {cout<<"class A"<<endl;};
};

class B : public A{
public:
    //B隐藏了A的同名函数
    void print() const 
        {cout<<"class B"<<endl;}
};

void Test_Print(const A &a){//传入基类的指针
    //由于基类的print不是虚函数,所以不会动态绑定
    //.print()的结果取决于a的静态类型
    //所以无论传入的是A还是B,都打印class A
    a.print(); 
}

int main(){
    A a;
    B b;
    Test_Print(a);  //打印class A
    Test_Print(b);  //打印class A;因为传入参数的静态类型是A
    return 0;
}
  1. 当派生类有基类的同名函数且该函数是虚函数时

    • 参数列表相同,实现覆盖基类虚函数,可以发生动态绑定

      //情况2:参数列表相同时,虚函数被覆盖
      class A{
      public :
          //基类的print是虚函数
          void print() const 
              {cout<<"class A"<<endl;};
      };
      
      /*
      class B和Test_Print都不变
      */
      
      int main(){
          A a;
          B b;
          Test_Print(a);  //打印class A
          Test_Print(b);  //打印class B;因为发生了动态绑定
          return 0;
      }
      
    • 参数列表不相同,相当于派生类定义了一个新函数隐藏了基类虚函数,基类的虚函数没有被覆盖

      class A{
      public :
          //基类的print是虚函数
          void print() const 
              {cout<<"class A"<<endl;};
      };
      
      class B : public A{
      public:
          //B的print(int i)与基类虚函数同名
          //但参数列表不同,定义了一个新函数
          //基类的虚函数print()没有被覆盖
          void print(int i) const 
              {cout<<"print(int i)"<<endl;}
      };
      
      void Test_Print(const A &a){//传入基类的指针
          a.print(); 
      }
      
      int main(){
          A a;
          B b;
          //打印class A
          Test_Print(a);  
          //打印class A;
          //因为派生类没有重载虚函数,继续调用基类虚函数
          Test_Print(b);
          //打印print(int i)
          //调用派生类新增的函数print(int i)
          b.print(42); 
          return 0;
      }
      
2.一个更复杂的例子

例子出自《C++ Primer》P550

//类的定义

class Base{
public : 
    virtual int fcn();
};

class D1 : public Base{
public:
    //隐藏基类的fcn,这个fcn不是虚函数
    //D1继承了Base::fcn()虚函数的定义
    int fcn(int);		//形参列表与Base中的fcn不一致
    virtual void f2();	//定义一个新的虚函数,它在Base中不存在
};

class D2 : public D1{
public :
    int fcn(int);	//是一个非虚函数,隐藏了D1::fcn(int)
    int fcn();		//覆盖了虚函数Base::fcn()
    void f2();		//覆盖了虚函数f2
};
//调用虚函数的例子
//fcn是Base中的虚函数
//D1直接继承Base的虚函数fcn
//D2重载了Base的fcn
Base bobj;
D1 d1obj;
D2 d2obj;
Base *bp1 = &bobj, *bp2 = &d1jobj, *bp3 = &d2obj;
bp1->fcn();		//虚调用:运行时执行Base::fcn
bp2->fcn();		//虚调用:运行时执行Base::fcn
bp3->fcn();		//虚调用:运行时执行D2::fcn

//f2是D1中的虚函数
//Base中没有定义f2
//D2重载了D1的虚函数f2
D1 *d1p = &d1obj;
D2 *d2p = &d2obj;
bp2->f2();		//错误:Base对象中没有名为f2的成员
d1p->f2();		//虚调用:执行D1::f2()
d2p->f2();		//虚调用:执行D2::f2()
//调用非虚函数的例子
//fcn(int)是D1中的 非虚函数
//Base中没有定义fcn(int)
//D2中的fcn(int)隐藏了D1中的fcn(int)
Base *p1 = &d2obj; //d2obj是D2类型的对象
D1 	 *p2 = &d2obj;
D2 	 *p3 = &d2obj;
p1->fcn(42);	//错误:Base中没有接受int的fcn
p2->fcn(42);	//静态绑定:调用D1::fcn(int)
p3->fcn(42);	//静态绑定:调用D2::fcn(int)
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