C++ 派生类函数重载与虚函数继承详解

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：

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)