[23] 继承 — 你所不知道的

优质

小牛编辑

133浏览

2023-12-01

FAQs in section [23]:

[23.1] 基类的非虚函数调用虚函数可以吗？
[23.2] 上面那个FAQ让我糊涂了。那是使用虚函数的另一种策略吗？
[23.3] 当基类构造函数调用虚函数时，为什么不调用派生类重写的该虚函数？
[23.4] 派生类可以重置（“覆盖”）基类的非虚函数吗？
[23.5] “Warning: Derived::f(float) hides Base::f(int)”是什么意思？
[23.6] "virtual table" is an unresolved external 是什么意思？

23.1 基类的非虚函数调用虚函数可以吗？

可以。有时（并非总是!）这是一个好主意。例如，假设所有Shape（图形）对象有一个公共的打印算法。但这个算法依赖于它们的面积并且它们都有不同的方法来计算面积。在这种情况下，Shape的area()方法（译注：得到Shape面积的成员函数）必须是virtual的（可能是纯虚(pure-virtual)的），但Shape::print()可以在Shape中被定义为非虚(non-virtual)的，前提是所有派生类不会需要不同的打印算法。

 #include "Shape.hpp"

 void Shape::print() const
 {
     float a = this->area();  // area() 为纯虚
     // ...
 }

23.2 上面那个FAQ让我糊涂了。那是使用虚函数的另一种策略吗？

是的，那是不同的策略。是的，那的确是使用虚函数的两种不同的基本方法：

假设你遇到了上一个FAQ所描述的情况：每一个派生类都有一个结构完全一样，只有一小块不同的方法。因此算法是相同的，但实质不相同。在这种情况下，你最好在基类写一个全面的算法作为public:方法（有时是非虚的），然后在派生类中写那不同的一小块。这一小块在基类中声明（通常是protected:的，纯虚的，当然至少是virtual的），并且最终在每个派生类中被定义。这种情况下最紧要的问题是包含全面的算法的public:方法是否应该是virtual的。答案是，如果你认为某些派生类可能需要覆盖它，就让它成为virtual的。
假设你遇到了上一个FAQ完全相反的情况，每一个派生类都有一个结构完全不同，但有一小块的大多数（如果不是全部的话）相同的方法。在这种情况下，你最好将全面的算法放在最终在派生类中定义的public: virtual之中，并且将一小块可以被只写一次的公共代码（避免代码重复）隐藏在某处（任何地方！）。一般放在基类的protected:部分，但不是必须的，也可能不是最好的。找个地方隐藏它们就行了。注意，由于public:用户不需要/不想做它们做的事情，如果在基类中隐藏它们，通常应该使它们是protected:的。假定它们是protected:的，那么可能不应该是virtual的：如果派生类不喜欢它们之一的行为，可以不必调用这个方法。

强调一下，以上列表中的是“既/又”情况，而不是“二者选一”的。换句话说，在任何给定的类上，不必在两种策略中选择。既有一个符合策略 #1 的方法f()，又有一个符合策略 #2 的方法g()是非常正常的。换句话说，在同一个类中，有两种策略同时工作是非常正常的。

23.3 当基类构造函数调用虚函数时，为什么不调用派生类重写的该虚函数？

当基类被构造时，对象还不是一个派生类的对象，所以如果 Base::Base()调用了虚函数 virt()，则 Base::virt() 将被调用，即使 Derived::virt()（译注：即派生类重写的虚函数）存在。

同样，当基类被析构时，对象已经不再是一个派生类对象了，所以如果 Base::~Base()调用了virt()，则 Base::virt()得到控制权，而不是重写的 Derived::virt() 。

当你可以想象到如果 Derived::virt() 涉及到派生类的某个成员对象将造成的灾难的时候，你很快就能看到这种方法的明智。详细来说，如果 Base::Base()调用了虚函数 virt()，这个规则使得 Base::virt()被调用。如果不按照这个规则，Derived::virt()将在派生对象的派生部分被构造之前被调用，此时属于派生对象的派生部分的某个成员对象还没有被构造，而 Derived::virt()却能够访问它。这将是灾难。

23.4 派生类可以重置（“覆盖”）基类的非虚函数吗？

合法但不合理。

有经验的 C++ 程序员有时会重新定义非虚函数（例如，派生类的实现可能可以更有效地利用派生类的资源），或者为了回避隐藏规则。即使非虚函数的指派基于指针/引用的静态类型而不是指针/引用所指对象的动态类型，但其客户可见性必须是一致的。

23.5 “`Warning: Derived::f(float) hides Base::f(int)`” 是什么意思？

意思是：你要完蛋了。

你所处的困境是：如果基类声明了一个成员函数f(int)，并且派生类声明了一个成员函数 f(float)（名称相同，但参数类型和/或数量不同），那么 Base 的 f(int)被隐藏（hidden）而不是被重载（overloaded）或被重写（overridden）（即使基类的f(int)是虚拟的）

以下是你如何摆脱困境：派生类必须有一个被隐藏成员函数的using 声明，例如：

 class Base {
 public:
   void f(int);
 };

 class Derived : public Base {
 public:
   using Base::f;    // This un-hides Base::f(int)
   void f(double);
 };

如果你的编译器不支持using语法，那么就重新定义基类的被隐藏的成员函数，即使它们是非虚的。一般来说这种重定义只不过使用::语法调用了基类被隐藏的成员函数，如，

 class Derived : public Base {
 public:
   void f(double);
   void f(int i) { Base::f(i); }  // The redefinition merely calls Base::f(int)
 };

23.6 "virtual table" is an unresolved external 是什么意思？

如果你得到一个连接错误"Error: Unresolved or undefined symbols detected: virtual table for class Fred"，那么可能是你在 Fred 类中有一个未定义的虚成员函数。

编译器通常会为含有虚函数的类创建一个称为“虚函数表”的不可思议的数据结构（这就是它如何处理动态绑定的）。通常你根本不必知道它。但如果你忘了为Fred 类定义一个虚函数，则有时会得到这个连接错误。

许多编译器将这个不可思议的“虚函数表”放进定义类的第一个非内联虚函数的编辑单元中。因此如果 Fred 类的第一个非内联虚函数是 wilma()，那么编译器会将 Fred 的虚函数表放在 Fred::wilma() 所在的编辑单元里。不幸的是如果你意外的忘了定义 Fred::wilma()，那么你会得到一个"Fred's virtual table is undefined"（Fred的虚函数表未定义）的错误而不是“Fred::wilma() is undefined”（Fred::wilma()未定义）。