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公有继承包含两部分:一是 "函数接口" (interface),二是 "函数实现" (implementation).
在Shape类中,三个成员函数,对应三种继承方式:
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。
调用基类的Draw(),须加 类作用域操作符 ::
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。
实际中,允许普通虚函数同时继承接口和缺省实现是危险的。比如,ModelA和ModelB是Airplane的两种飞机类型,且二者的飞行方式完全相同。
面向对象设计中,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。
现在增加另一个飞机型号ModelC,其飞行方式与ModelA,ModelB不同,如果不小心忘记在ModelC中重写Fly函数,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。
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,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。
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。
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。
使用指针调用ObjectID函数,则都是调用的Shape::ObjectID()。
如果在派生类中重新定义了继承自基类的成员函数ObjectID呢?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,即使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:
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。
因此,即使不小心漏写了虚函数重写的某个苛刻条件,也可通过编译器的报错,快速定位错误。
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)
2)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)
3)在声明需要重写的函数后,加关键字override
参考
《Effective C++》3rd,item 34, item 36
《Effective Modern C++》 item 12