读书频道 > 网站 > 网页设计 > 深入理解C++11:C++ 11新特性解析与应用
2.10 final/override控制
13-06-18    奋斗的小年轻
收藏    我要投稿   
国内首本全面深入解读C++11新标准的专著,由C++标准委员会代表和IBM XL编译器中国开发团队共同撰写。不仅详细阐述了C++11标准的设计原则,而且系统地讲解了C++11新标准中的所有新语言特性、新标准库特性、对原有...立即去当当网订购

 类别:部分人

在了解C++11中的final/override关键字之前,我们先回顾一下C++关于重载的概念。简单地说,一个类A中声明的虚函数fun在其派生类B中再次被定义,且B中的函数fun跟A中fun的原型一样(函数名、参数列表等一样),那么我们就称B重载(overload)了A的fun函数。对于任何B类型的变量,调用成员函数fun都是调用了B重载的版本。而如果同时有A的派生类C,却并没有重载A的fun函数,那么调用成员函数fun则会调用A中的版本。这在C++中就实现多态。

在通常情况下,一旦在基类A中的成员函数fun被声明为virtual的,那么对于其派生类B而言,fun总是能够被重载的(除非被重写了)。有的时候我们并不想fun在B类型派生类中被重载,那么,C++98没有方法对此进行限制。我们看看下面这个具体的例子,如代码清单2-23所示。

代码清单2-23
#include <iostream>
using namespace std;

class MathObject{
public:
    virtual double Arith() = 0;
    virtual void Print() = 0;
};

class Printable : public MathObject{
public:
   double Arith() = 0;
   void Print() // 在C++98中我们无法阻止该接口被重写
   {
       cout << "Output is: " << Arith() << endl;
   }
};

class Add2 : public Printable {
public:
    Add2(double a, double b): x(a), y(b) {}
    double Arith() { return x + y; }
private:
    double x, y;
};

class Mul3 : public Printable {
public:
    Mul3(double a, double b, double c): x(a), y(b), z(c) {}
    double Arith() { return x * y * z; }
private:
    double x, y, z;
};
// 编译选项:g++ 2-10-1.cpp

在代码清单2-23中,我们的基础类MathObject定义了两个接口:Arith和Print。类Printable则继承于MathObject并实现了Print接口。接下来,Add2和Mul3为了使用MathObject的接口和Printable的Print的实现,于是都继承了Printable。这样的类派生结构,在面向对象的编程中非常典型。不过倘若这里的Printable和Add2是由两个程序员完成的,Printable的编写者不禁会有一些忧虑,如果Add2的编写者重载了Print函数,那么他所期望的统一风格的打印方式将不复存在。

对于Java这种所有类型派生于单一元类型(Object)的语言来说,这种问题早就出现了。因此Java语言使用了final关键字来阻止函数继续重写。final关键字的作用是使派生类不可覆盖它所修饰的虚函数。C++11也采用了类似的做法,如代码清单2-24所示的例子。

代码清单2-24
struct Object{
    virtual void fun() = 0;
};

struct Base : public Object {
    void fun() final;   // 声明为final
};

struct Derived : public Base {
    void fun();     // 无法通过编译
};
// 编译选项:g++ -c -std=c++11 2-10-2.cpp

在代码清单2-24中,派生于Object的Base类重载了Object的fun接口,并将本类中的fun函数声明为final的。那么派生于Base的Derived类对接口fun的重载则会导致编译时的错误。同理,在代码清单2-23中,Printable的编写者如果要阻止派生类重载Print函数,只需要在定义时使用final进行修饰就可以了。

读者可能注意到了,在代码清单2-23及代码清单2-24两个例子当中,final关键字都是用于描述一个派生类的。那么基类中的虚函数是否可以使用final关键字呢?答案是肯定的,不过这样将使用该虚函数无法被重载,也就失去了虚函数的意义。如果不想成员函数被重载,程序员可以直接将该成员函数定义为非虚的。而final通常只在继承关系的“中途”终止派生类的重载中有意义。从接口派生的角度而言,final可以在派生过程中任意地阻止一个接口的可重载性,这就给面向对象的程序员带来了更大的控制力。

在C++中重载还有一个特点,就是对于基类声明为virtual的函数,之后的重载版本都不需要再声明该重载函数为virtual。即使在派生类中声明了virtual,该关键字也是编译器可以忽略的。这带来了一些书写上的便利,却带来了一些阅读上的困难。比如代码清单2-23中的Printable的Print函数,程序员无法从Printable的定义中看出Print是一个虚函数还是非虚函数。另外一点就是,在C++中有的虚函数会“跨层”,没有在父类中声明的接口有可能是祖先的虚函数接口。比如在代码清单2-23中,如果Printable不声明Arith函数,其接口在Add2和Mul3中依然是可重载的,这同样是在父类中无法读到的信息。这样一来,如果类的继承结构比较长(不断地派生)或者比较复杂(比如偶尔多重继承),派生类的编写者会遇到信息分散、难以阅读的问题(虽然有时候编辑器会进行提示,不过编辑器不是总是那么有效)。而自己是否在重载一个接口,以及自己重载的接口的名字是否有拼写错误等,都非常不容易检查。

在C++11中为了帮助程序员写继承结构复杂的类型,引入了虚函数描述符override,如果派生类在虚函数声明时使用了override描述符,那么该函数必须重载其基类中的同名函数,否则代码将无法通过编译。我们来看一下如代码清单2-25所示的这个简单的例子。

代码清单2-25
struct Base {
    virtual void Turing() = 0;
    virtual void Dijkstra() = 0;
    virtual void VNeumann(int g) = 0;
    virtual void DKnuth() const;
    void Print();
};

struct DerivedMid: public Base {
    // void VNeumann(double g);
    // 接口被隔离了,曾想多一个版本的VNeumann函数
};

struct DerivedTop : public DerivedMid {
    void Turing() override;
    void Dikjstra() override;           // 无法通过编译,拼写错误,并非重载
    void VNeumann(double g) override;   // 无法通过编译,参数不一致,并非重载
    void DKnuth() override;             // 无法通过编译,常量性不一致,并非重载
    void Print() override;              // 无法通过编译,非虚函数重载
};
// 编译选项:g++ -c -std=c++11 2-10-3.cpp

在代码清单2-25中,我们在基类Base中定义了一些virtual的函数(接口)以及一个非virtual的函数Print。其派生类DerivedMid中,基类的Base的接口都没有重载,不过通过注释可以发现,DerivedMid的作者曾经想要重载出一个“void VNeumann(double g)”的版本。这行注释显然迷惑了编写DerivedTop的程序员,所以DerivedTop的作者在重载所有Base类的接口的时候,犯下了3种不同的错误:

函数名拼写错,Dijkstra误写作了Dikjstra。

函数原型不匹配,VNeumann函数的参数类型误做了double类型,而DKnuth的常量性在派生类中被取消了。

重写了非虚函数Print。

如果没有override修饰符,DerivedTop的作者可能在编译后都没有意识到自己犯了这么多错误。因为编译器对以上3种错误不会有任何的警示。这里override修饰符则可以保证编译器辅助地做一些检查。我们可以看到,在代码清单2-25中,DerivedTop作者的4处错误都无法通过编译。

此外,值得指出的是,在C++中,如果一个派生类的编写者自认为新写了一个接口,而实际上却重载了一个底层的接口(一些简单的名字如get、set、print就容易出现这样的状况),出现这种情况编译器还是爱莫能助的。不过这样无意中的重载一般不会带来太大的问题,因为派生类的变量如果调用了该接口,除了可能存在的一些虚函数开销外,仍然会执行派生类的版本。因此编译器也就没有必要提供检查“非重载”的状况。而检查“一定重载”的override关键字,对程序员的实际应用则会更有意义。

还有值得注意的是,如我们在第1章中提到的,final/override也可以定义为正常变量名,只有在其出现在函数后时才是能够控制继承/派生的关键字。通过这样的设计,很多含有final/override变量或者函数名的C++98代码就能够被C++编译器编译通过了。但出于安全考虑,建议读者在C++11代码中应该尽可能地避免这样的变量名称或将其定义在宏中,以防发生不必要的错误。

点击复制链接 与好友分享!回本站首页
分享到: 更多
您对本文章有什么意见或着疑问吗?请到论坛讨论您的关注和建议是我们前行的参考和动力  
上一篇:1.3 功能
下一篇:1.5 小结
相关文章
图文推荐
JavaScript网页动画设
1.9 响应式
1.8 登陆页式
1.7 主题式
排行
热门
文章
下载
读书

关于我们 | 联系我们 | 广告服务 | 投资合作 | 版权申明 | 在线帮助 | 网站地图 | 作品发布 | Vip技术培训
版权所有: 红黑联盟--致力于做最好的IT技术学习网站