第五條：再談重載、覆蓋和隱藏

在C++中，無論在類作用域內(nèi)還是外，兩個（或多個）同名的函數(shù)，可能且僅可能是以下三種關(guān)系：重載（Overload）、覆蓋（Override）和隱藏（Hide），因為同名，區(qū)分這些關(guān)系則是根據(jù)參數(shù)是否相同、是否帶有const成員函數(shù)性質(zhì)、是否有virtual關(guān)鍵字修飾以及是否在同一作用域來判斷。在第四條中，我們曾提到了一些關(guān)于重載、覆蓋的概念，但只是一帶而過，也沒有提到隱藏，這一篇我們將詳細討論。

1、首先說的是重載，有一個前提必須要弄清楚的是，如果不在類作用域內(nèi)進行討論，兩個（或多個）同名函數(shù)之間的關(guān)系只可能是重載或隱藏，這里先說重載?？紤]以下事實：

1 int foo(char c){...} 2 void foo(int x){...}

這兩個函數(shù)之間的關(guān)系是重載（overload），即相同函數(shù)名但參數(shù)不同，并注意返回類型是否相同并不會對重載產(chǎn)生任何影響。

也就是說，如果僅僅是返回類型不相同，而函數(shù)名和參數(shù)都完全相同的兩個函數(shù)，不能構(gòu)成重載，編譯器會告知"ambiguous"（二義性）等詞以表達其不滿：

1 //Can't be compiled! 2 3 int fooo(char c){...} 4 void fooo(char c){...} 5 6 char c = 'A'; 7 fooo(c); // Which one? ambiguous

在第四條中，已經(jīng)講述過，重載是編譯期綁定的靜態(tài)行為，不是真正的多態(tài)性，那么，編譯器是根據(jù)什么來進行靜態(tài)綁定呢？又是如何確定兩個（或多個）函數(shù)之間的關(guān)系是重載呢？

有以下判定依據(jù)：

（1）相同的范圍：即作用域，這里指在同一個類中，或同一個名字空間，即C++的函數(shù)重載不支持跨越作用域進行（讀者可再次對比Java在這問題上的神奇處理，既上次Java給我們提供了未卜先知的動態(tài)綁定能力后，Java超一流的意識和大局觀再次給Java程序員提供了跨類重載的能力，如有興趣可詳細閱讀《Thinking in Java》的相關(guān)章節(jié)，其實對于學好C++來講，去學一下Java是很有幫助的，它會告訴你，同樣或類似的問題，為什么Java要做這樣的改進），這也是區(qū)別重載和隱藏的最重要依據(jù)。

關(guān)于“C++不能支持跨類重載”，稍后筆者會給出代碼來例證這一點。

（2）函數(shù)名字相同（基本前提）

（3）函數(shù)參數(shù)不同（基本前提，否則在同一作用域內(nèi)有兩個或多個同名同參數(shù)的函數(shù)，將產(chǎn)生ambiguous，另外注意，對于成員函數(shù)，是否是const成員函數(shù)，即函數(shù)聲明之后是否帶有const標志， 可理解為“參數(shù)不同“），第（2）和第（3）點統(tǒng)稱“函數(shù)特征標”不同

（4）virtual關(guān)鍵字可有可無不產(chǎn)生影響（因為第（1）點已經(jīng)指出，這是在同一個類中）

即“相同的范圍，特征標不同（當然同名是肯定的），發(fā)生重載“。

?

2、覆蓋（override），真正的多態(tài)行為，通過虛函數(shù)來實現(xiàn)，所以，編譯器根據(jù)以下依據(jù)來進行判定兩個（注意只可能是兩個，即使在繼承鏈中，也只是最近兩個為一組）函數(shù)之間的關(guān)系是覆蓋：

（1）不同的范圍：即使用域，兩個函數(shù)分別位于基類和派生類中

（2）函數(shù)名字相同（基本前提）

（3）函數(shù)參數(shù)也相同（基本前提），第（2）和第（3）點統(tǒng)稱“函數(shù)特征標”相同

（4）基類函數(shù)必須用virtual關(guān)鍵字修飾

即“不同的范圍，特征標相同，且基類有virtual聲明，發(fā)生覆蓋“。

?

3、隱藏（Hide），即：

（1）如果派生類函數(shù)與基類函數(shù)同名，但參數(shù)不同（特征標不同），此時，無論是否有virtual關(guān)鍵字，基類的所有同名函數(shù)都將被隱藏，而不會重載，因為不在同一個類中；

（2）如果派生類函數(shù)與基類函數(shù)同名，且參數(shù)也相同（特征標相同），但基類函數(shù)沒有用virtual關(guān)鍵字聲明，則基類的所有同名函數(shù)都將被隱藏，而不會覆蓋，因為沒有聲明為虛函數(shù)。

即“不同的范圍，特征標不同（當然同名是肯定的），發(fā)生隱藏”，或"不同的范圍，特征標相同，但基類沒有virtual聲明，發(fā)生隱藏“。

可見有兩種產(chǎn)生隱藏的情況，分別對應(yīng)不能滿足重載和覆蓋條件的情況。

另外必須要注意的是，在類外討論時，也可能發(fā)生隱藏，如在名字空間中，如下述代碼所示：

1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 void foo(void) { cout << "global foo()" << endl; } 5 int foo(int x) { cout << "global foo(int)" << endl; return x; } 6 namespace a 7 { 8 void foo(void) { cout << "a::foo()" << endl; } 9 void callFoo(void) 10 { foo(); 11 // foo(10); Can't be compiled! } 12 } 13 14 int main(int argc, char** argv) 15 { 16 foo(); 17 a::callFoo(); 18 return 0; 19 }

輸出結(jié)果：

1 global foo() 2 a::foo()

注意，名字空間a中的foo隱藏了其它作用域（這里是全局作用域）中的所有foo名稱，foo(10)不能通過編譯，因為全局作用域中的int foo(int)版本也已經(jīng)被a::foo()隱藏了，除非使用::foo(10)顯式進行調(diào)用。

這也告訴我們，無論何時，都使用完整名稱修飾（作用域解析符調(diào)用函數(shù)，或指針、對象調(diào)用成員函數(shù)）是一種好的編程習慣。

?好了，上面零零散散說了太多理論的東西，我們需要一段實際的代碼，來驗證上述所有的結(jié)論：

1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class Other 5 { 6 void* p; 7 }; 8 9 class Base 10 { 11 public: 12 int iBase; 13 Base():iBase(10){} 14 virtual void f(int x = 20){ cout << "Base::f()--" << x << endl; } 15 virtual void g(float f) { cout << "Base::g(float)--" << f << endl; } 16 void g(Other& o) { cout << "Base::g(Other&)" << endl; } 17 void g(Other& o) const { cout << "Base::g(Other&) const" << endl;} 18 }; 19 20 class Derived : public Base 21 { 22 public: 23 int iDerived; 24 Derived():iDerived(100){} 25 void f(int x = 200){ cout << "Derived::f()--" << x << endl; } 26 virtual void g(int x) { cout << "Derived::g(int)--" << x << endl; } 27 }; 28 29 int main(int argc, char** argv) 30 { 31 Base* pBase = NULL; 32 Derived* pDerived = NULL; 33 Base b; 34 Derived d; 35 pBase = &b; 36 pDerived = &d; 37 Base* pBD = &d; 38 const Base* pC = &d; 39 const Base* const pCCP = &d; 40 Base* const pCP = &d; 41 42 int x = 5; 43 Other o; 44 float f = 3.1415926; 45 46 b.f(); 47 pBase->f(); 48 d.f(); 49 pDerived->f(); 50 pBD->f(); 51 52 b.g(x); 53 b.g(o); 54 d.g(x); 55 d.g(f); 56 // Can't be compiled! 57 // d.g(o); 58 59 pBD->g(x); 60 pBD->g(f); 61 pC->g(o); 62 pCCP->g(o); 63 pCP->g(o); 64 65 return 0; 66 }

在筆者Ubuntu 12.04 + gcc 4.6.3運行結(jié)果：?

1 Base::f()--20 //b.f()，通過對象調(diào)用，無虛特性，靜態(tài)綁定 2 Base::f()--20 //基類指針指向基類對象，雖然是動態(tài)綁定，但沒有使用到覆蓋 3 Derived::f()--200 //d.f，通過對象調(diào)用，無虛特性，靜態(tài)綁定 4 Derived::f()--200 //子類指針指向子類對象，雖然是動態(tài)綁定，但沒有使用到覆蓋 5 Derived::f()--20 //基類指針指向子類對象，動態(tài)綁定，子類f()覆蓋基類版本。但函數(shù)參數(shù)默認值，是靜態(tài)聯(lián)編行為，pBD的類型是基類指針，所以使用了基類的參數(shù)默認值，注意此處！ 6 7 Base::g(float)--5 //通過對象調(diào)用，int被提升為float 8 Base::g(Other&) //沒什么問題，基類中三個g函數(shù)之間的關(guān)系是重載 9 Derived::g(int)--5 //沒什么問題 10 Derived::g(int)--3 //注意基類的g(float)已經(jīng)被隱藏！所以傳入的float參數(shù)調(diào)用的卻是子類的g(int)方法！ 11 12 Base::g(float)--5 //注意！pBD是基類指針，雖然它指向了子類對象，但基類中的所有g(shù)函數(shù)版本它是可見的！所以pBD->g(5)調(diào)用到了g(float)！雖然產(chǎn)生了動態(tài)聯(lián)編也發(fā)生了隱藏，但子類對象的虛表中，仍可以找到g(float)的地址，即基類版本！ 13 Base::g(float)--3.14159 //原理同上 14 15 //d.g(o) 16 //注意此處！再注意代碼中被注釋了的一行，d.g(o)不能通過編譯，因為d是子類對象，在子類中，基類中定義的三個g函數(shù)版本都被隱藏了，編譯時不可見！不會重載 17 18 Base::g(Other&) const //pC是指向const對象的指針，將調(diào)用const版本的g函數(shù) 19 Base::g(Other&) const //pCCP是指向const對象的const指針，也調(diào)用const版本的g函數(shù) 20 Base::g(Other&) //pCP是指向非cosnt對象的const指針，由于不指向const對象，調(diào)用非const版本的g函數(shù)

上述結(jié)果，是否和預想的是否又有些出入呢？問題主要集中于結(jié)果的第5、12、13和15行。

第5行輸出結(jié)果證明：當函數(shù)參數(shù)有默認值，又發(fā)生多態(tài)行為時，函數(shù)參數(shù)默認值是靜態(tài)行為，在編譯時就已經(jīng)確定，將使用基類版本的函數(shù)參數(shù)默認值而不是子類的。

而第12、13、15行輸出結(jié)果則說明，盡管已經(jīng)證明我們之前說的隱藏是正確的（因為d.g(o)不可以通過編譯，確實發(fā)生了隱藏），但卻可以利用基類指針指向派生類對象后，來繞開這種限制！也就是說，編譯器根據(jù)參數(shù)匹配函數(shù)原型的時候，是在編譯時根據(jù)指針的類型，或?qū)ο蟮念愋蛠泶_定，指針類型是基類，那么基類中的g函數(shù)版本就是可見的；指針類型是子類，由于發(fā)生了隱藏，基類中的g函數(shù)版本就是不可見的。而到動態(tài)綁定時，基類指針指向了子類對象，在子類對象的虛函數(shù)表中，就可以找到基類中g(shù)虛函數(shù)的地址。

寫到這里，不知道讀者是否已經(jīng)明白，這些繞來繞去的關(guān)系。在實際代碼運用中，可能并不會寫出含有這么多“陷阱”的測試代碼，我們只要弄清楚重載、覆蓋和隱藏的具體特征，并頭腦清醒地知道，我現(xiàn)在需要的是哪一種功能（通常也不會需要隱藏），就能寫出清析的代碼。上面的代碼其實是一個糟糕的例子，因為在這個例子中，重載、覆蓋、隱藏并存，我們編寫代碼，就是要盡可能防止這種含混不清的情況發(fā)生。

記住一個原則：每一個方法，功能和職責盡可能單一，否則，嘗試將它拆分成為多個方法。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/ccdev/archive/2012/12/26/2833884.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【原创】Performanced C++ 经验规则 第五条：再谈重载、覆盖和隐藏的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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