c++ 關鍵字override

1 公有繼承

公有繼承包含兩部分：一是 “函數接口” (interface)，二是 “函數實作” (implementation)

如 Shape 類中，三個成員函數，對應三種繼承方式：

class Shape {
public:
    virtual void Draw() const = 0;    // 1) 純虛函數
    virtual void Error(const string& msg);  // 2) 普通虛函數
    int ObjectID() const;  // 3) 非虛函數
};
 
class Rectangle: public Shape { ... };
class Ellipse: public Shape { ... };　
           

1.1 純虛函數 (pure virtual)

純虛函數，繼承的是基類中，成員函數的接口，且要在派生類中，重寫成員函數的實作

Shape *ps1 = new Rectangle;
ps1->Draw(); // calls Rectangle::Draw
 
Shape *ps2 = new Ellipse;
ps2->Draw(); // calls Ellipse::Draw
           

調用基類的 Draw()，須加 類作用域操作符 ::

1.2 普通虛函數

普通虛函數，會在基類中，定義一個預設的實作 (default implementation)，表示繼承的是基類成員函數接口和預設實作，由派生類選擇是否重寫該函數。

實際上，允許普通虛函數 同時繼承接口和預設實作是危險的。 如下, ModelA 和 ModelB 是 Airplane 的兩種飛機類型，且二者的飛行方式完全相同

class Airplane {
public:
    virtual void Fly(const string& destination);
};
class ModelA: public Airplane { ... };
class ModelB: public Airplane { ... };　　
           

這是典型的面向對象設計，兩個類共享一個特性 – Fly，則 Fly 可在基類中實作，并由兩個派生類繼承之

現增加另一個飛機型号 ModelC，其飛行方式與 ModelA，ModelB 不相同，如果不小心忘記在 ModelC 中重寫新的 Fly 函數

class ModelC: public Airplane {
    ... // no fly function is declared
};　
           

則調用 ModelC 中的 fly 函數，就是調用 Airplane::Fly，但是 ModelC 的飛行方式和預設的并不相同

Airplane *pa = new ModelC;
pa->Fly(Qingdao); // calls Airplane::fly!　
           

即前面所說的，普通虛函數同時繼承接口和預設實作是危險的，最好是基類中實作預設行為 (behavior)，但隻有在派生類要求時才提供該預設行為

1.2.1 方法一

一種方法是 純虛函數 + 預設實作，因為是純虛函數，是以隻有接口被繼承，其預設的實作不會被繼承。派生類要想使用該預設的實作，必須顯式的調用

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); }
};　　
           

這樣在派生類 ModelC 中，即使一不小心忘記重寫 Fly 函數，也不會調用 Airplane 的預設實作

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，上面問題的關鍵就在于，一不小心在派生類 ModelC 中忘記重寫 fly 函數，C++11 中使用關鍵字 override，可以避免這樣的“一不小心”

1.3 非虛函數

非虛成員函數沒有 virtual 關鍵字，表示派生類不但繼承了接口，而且繼承了一個強制實作 (mandatory implementation)

既然繼承了一個強制的實作，則在派生類中，無須重新定義 (redefine) 繼承自基類的成員函數，如下：

使用指針調用 ObjectID 函數，則都是調用的 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　
           

如果在派生類中重新定義了繼承自基類的成員函數 ObjectID 呢？

class Rectangel : public Shape {
public:
    int ObjectID() const; // hides Shape::ObjectID
};

pB->ObjectID(); // calls Shape::ObjectID()
pD->ObjectID(); // calls Rectagle::ObjectID()　
           

此時，派生類中重新定義的成員函數會 “隐藏” (hide) 繼承自基類的成員函數

這是因為非虛函數是 “靜态綁定” 的，pB 被聲明的是 Shape* 類型的指針，則通過 pB 調用的非虛函數都是基類中的，即使 pB 指向的是派生類

與“靜态綁定”相對的是虛函數的“動态綁定”，即無論 pB 被聲明為 Shape* 還是 Rectangle* 類型，其調用的虛函數取決于 pB 實際指向的對象類型

2 重寫 (override)

在 1.2.2 中提到 override 關鍵字，可以避免派生類中忘記重寫虛函數的錯誤

下面以重寫虛函數時，容易犯的四個錯誤為例，詳細闡述之

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;        
};　　
           

在派生類中，重寫 (override) 繼承自基類成員函數的實作 (implementation) 時，要滿足如下條件：

一虛：基類中，成員函數聲明為虛拟的 (virtual)

二容：基類和派生類中，成員函數的傳回類型和異正常格 (exception specification) 必須相容

四同：基類和派生類中，成員函數名、形參類型、常量屬性 (constness) 和 引用限定符 (reference qualifier) 必須完全相同

如此多的限制條件，導緻了虛函數重寫如上述代碼，極容易因為一個不小心而出錯。如下：

C++11 中的 override 關鍵字，可以顯式的在派生類中聲明，哪些成員函數需要被重寫，如果沒被重寫，則編譯器會報錯。

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;
};　　 
           

是以，即使不小心漏寫了虛函數重寫的某個苛刻條件，也可以通過編譯器的報錯，快速改正錯誤

正确如下：

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; 
}; 　
           

小結：

1. 公有繼承

   　　純虛函數 => 繼承的是：接口 (interface)

   　　普通虛函數 => 繼承的是：接口 + 預設實作 (default implementation)

   　　非虛成員函數 =>繼承的是：接口 + 強制實作 (mandatory implementation)

2. 不要重新定義一個繼承自基類的非虛函數 (never redefine an inherited non-virtual function)
3. 在聲明需要重寫的函數後，加關鍵字 override