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C++成员函数的 重载、隐藏、覆盖分析

2014-04-04 09:55 141 查看
 重载的特征:

  1、处在相同的空间中,即相同的范围内。

  2、函数名相同。

  3、参数不同,即参数个数不同,或相同位置的参数类型不同。

  4、virtual 关键字对是否够成重载无任何影响。

  每个类维护一个自己的名字空间,即类域,所以派生类跟基类处于不同的空间之中,因些,虽然派生类自动继承了基类的成员变量及成员函数,但基类的函数跟派生类的函数不可能直接够成函数重载,因为它们处于两个不同的域。
  隐藏规则:

  1、派生类的函数跟基类的函数同名,但是参数不同,此时,不论有没有virtual关键字,基类函数将被隐藏。

  2、派生类的函数跟基类的函数同名,且参数也样,但基类没有virtual关键字,此时基类函数也将被隐藏。
  下面举个例子可能好理解一些:

  #include <iostream>

class Base

{

public:

void g(float x){ cout << "Base::g(float) " << x << endl; }

void h(float x){ cout << "Base::h(float) " << x << endl; }

};

class Derived : public Base

{

public:

void g(int x){ cout << "Derived::g(int) " << x << endl; }

void h(float x){ cout << "Derived::h(float) " << x << endl; }

};
void main(void)

{

Derived d;

Base *pb = &d;

Derived *pd = &d;
// Bad : behavior depends on type of the pointer

pb->g(3.14f); // Base::g(float) 3.14

pd->g(3.14f); // Derived::g(int) 3 (surprise!)
// Bad : behavior depends on type of the pointer

pb->h(3.14f); // Base::h(float) 3.14 (surprise!)

pd->h(3.14f); // Derived::h(float) 3.14

}
  参照隐藏规则,可以知道,派生类的成员函数都隐藏了基类的同名函数。

  到这里可以讲一下对“隐藏”这个动词的理解了。所谓的隐藏,指的是派生类类型的对象、指针、引用访问基类和派生类都有的同名函数时,访问的是派生类的函数,即隐藏了基类的同名函数。这句话好像有点废,派生类访问的当然是派生的东西(即派生类的变量、函数)。可是再深入想一想,派生类自动继承了基类的成员,基类成员可以像派生类成员那样被直接访问,那为什么会当然访问派生类的成员?

  所以,隐藏规则的底层原因其实是C++的名字解析过程。
  在继承机制下,派生类的类域被嵌套在基类的类域中。派生类的名字解析过程如下:

  1、首先在派生类类域中查找该名字。

  2、如果第一步中没有成功查找到该名字,即在派生类的类域中无法对该名字进行解析,则编译器在外围基类类域对查找该名字的定义。
  所以,准确来说,当基类跟派生类共享一个名字时,派生类成员是“隐藏了对基类成员的直接访问”!只要加上作用域限定,还是可以访问到基类成员的。

  上面的例子中,如果派生类Derived没有自己的成员函数void g( int x ){},那么main()函数中pd->g(3.14f)访问的将是基类的成员函数,其输出将为Base::g(float) 3.14。
林锐博士对覆盖规则的定义如下:
  (1)不同的范围(分别位于派生类与基类);

  (2)函数名字相同;

  (3)参数相同;

  (4)基类函数必须有virtual 关键字.
  这样来理解重载、隐藏、覆盖确实是有点令人困惑.其实这个(覆盖)定义就是类的虚函数的定义.即,基类中,必须有virtual关键字,派生类函数的原型必须相同.

  所谓的覆盖规则造成的调用现象,其实就是类的虚函数实现原理生成的.为了达到动态绑定(后期绑定)的目的,C++编译器通过某个表格(一般称为vtable),在执行期"间接"调用实际上欲绑定的函数.每一个内含虚函数的类,C++编译器都会为它做出一个虚函数表,表中的每一个元素都指向一个虚函数的地址.
举个例子:

class base{

public:

func();

virtual vfunc1();

virtual vfunc2();

virtual vfunc3();

private:

int _data1;

int _data2;

};

base对象实例在内存中占据的空间是这样的:

base对象实例 vtable

--------------------------------------------------------------------------

vptr ---------> (*vfunc1)() -----------> base::vfunc1();

_data1 (*vfunc2)() -----------> base::vfunc2();

_data2 (*vfunc3)() -----------> base::vfunc3();

--------------------------------------------------------------------------
当派生类改写了虚函数时,虚函数表相应的被修改了:

class derived: public base{

public:

vfunc2();

};

derived对象实例 vtable

--------------------------------------------------------------------------

vptr ---------> (*vfunc1)() -----------> base::vfunc1()

_data1; (*vfunc2)() -----------> derived::vfunc2() ****注意,这里变了!!!***

_data2; (*vfunc3)() -----------> base::vfunc3()

--------------------------------------------------------------------------
所以当你写下如下程序的时候:

void main(void)

{

Derived d;

Base *pb = &d;

pb->vfunc2(); // Derived::vfunc2(void)

}
就不难理解为何pb->vfunc2()调用的是derived::vfunc2()了,因为pb实际上指向派生类derived的实例,而派生类中的虚函数表已经被修改了.
简单来说,隐藏规则就是C++的名字解析过程,自里向外解析,这个好理解;

而覆盖规则其实就是C++虚函数表的实现原理.这样就可以比较容易的区分这两个知识点,而不用老是背隐藏规则跟覆盖规则的细微区别.

而重载规则的,之在同一名字空间中的根据参数对同名函数的区别.而具体呢,重载实在太多东西写了,涉及到模板、命名空间等,有空再写:)
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