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C++箴言:避免覆盖通过继承得到的名字

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  本例中包含的既有 public 名字也有 private 名字,既有 data members 也有 member functions。member functions 既有 pure virtual 的,也有 simple (impure) virtual 的,还有 non-virtual 的。那是为了强调我们谈论的事情是关于名字的。例子中还可以包括其它类型的名字,例如,enums,nested classes,和 typedefs。在这里的讨论中唯一重要的事情是“它们是名字”。与它们是什么东西的名字毫不相关。这个示例中使用了 single inheritance,但是一旦你理解了在 single inheritance 下会发生什么,C++ 在 multiple inheritance 下的行为就很容易预见了。

  假设 mf4 在 derived class 中被实现,其中一部分,如下:

void Derived::mf4()
{

...
mf2();

...
}

  当编译器看到这里对名字 mf2 的使用,它就必须断定它指涉什么。它通过搜索名为 mf2 的某物的定义的作用域来做这件事。首先它在 local 作用域中搜索(也就是 mf4 的作用域),但是它没有找到被称为 mf2 的任何东西的声明。然后它搜索它的包含作用域,也就是 class Derived 的作用域。它依然没有找到叫做 mf2 的任何东西,所以它上移到它的上一层包含作用域,也就是 base class 的作用域。在那里它找到了名为 mf2 的东西,所以搜索停止。如果在 Base 中没有 mf2,搜索还会继续,首先是包含 Base 的 namespace(s)(如果有的话),最后是 global 作用域。

  我刚刚描述的过程虽然是正确的,但它还不是一个关于 C++ 中名字如何被找到的完整的描述。无论如何,我们的目的不是为了充分了解关于写一个编译器时的名字搜索问题。而是为了充分了解如何避免令人吃惊的意外,而对于这个任务,我们已经有了大量的信息。

  再次考虑前面的示例,而且这一次我们 overload mf1 和 mf3,并且为 Derived 增加一个 mf3 的版本。(Derived 对 mf3 ——一个通过继承得到的 non-virtual function ——的重载,使得这个设计立即变得可疑,但是出于对 inheritance 之下名字可见性问题的关心,我们就装作没看见。)

class Base {
private:
 int x;

public:
 virtual void mf1() = 0;
 virtual void mf1(int);

 virtual void mf2();

 void mf3();
 void mf3(double);
 ...
};

class Derived: public Base {
public:
 virtual void mf1();
 void mf3();
 void mf4();
 ...
};


  以上代码导致的行为会使每一个第一次遇到它的 C++ 程序员吃惊。基于作用域的名字覆盖规则(scope-based name hiding rule)不会有什么变化,所以 base class 中的所有名为 mf1 和 mf3 的函数被 derived class 中的名为 mf1 和 mf3 的函数覆盖。从名字搜索的观点看,Base::mf1 和 Base::mf3 不再被 Derived 继承!

Derived d;
int x;

...
d.mf1(); // fine, calls Derived::mf1
d.mf1(x); // error! Derived::mf1 hides Base::mf1
d.mf2(); // fine, calls Base::mf2

d.mf3(); // fine, calls Derived::mf3
d.mf3(x); // error! Derived::mf3 hides Base::mf3


  就像你看到的,即使 base 和 derived classes 中的函数具有不同的参数类型,它也同样适用,而且不管函数是 virtual 还是 non-virtual,它也同样适用。与“在本文的开始处,函数 someFunc 中的 double x 覆盖了 global 作用域中的 int x”的道理相同,这里 Derived 中的函数 mf3 覆盖了具有不同类型的名为 mf3 的一个 Base 函数。

  这一行为背后的根本原因是为了防止“当你在一个 library 或者 application framework 中创建一个新的 derived class 时,偶然地发生从遥远的 base classes 继承 overloads 的情况”。不幸的是,一般情况下你是需要继承这些 overloads 的。实际上,如果你使用了 public inheritance 而又没有继承这些 overloads,你就违反了“base 和 derived classes 之间是 is-a 关系”这一 public inheritance 的基本原则。在这种情况下,你几乎总是要绕过 C++ 对“通过继承得到的名字”的缺省的覆盖机制。

 
 

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