C++ FAQ Lite[23]--继承(你所不知道的)(更新)

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[23] 继承 — 你所不知道的
(Part of C++ FAQ Lite, Copyright © 1991-2001, Marshall Cline, [email protected])

简体中文版翻译:申旻,[email protected](东日制作室,东日文档)

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?

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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
     // ...
 }

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[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?

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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。

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[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。

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[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。

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[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)
 };

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[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)。

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Revised Apr 8, 2001

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