【轉(zhuǎn)】
http://www.shnenglu.com/tiandejian/archive/2008/05/01/EC_33.html
第33條: 防止隱藏繼承的名字
莎士比亞對于“名字”有著獨(dú)特的見解。“名字意味著什么?玫瑰不叫玫瑰,依然芬芳如故。”大師還寫道:“倘若有人偷竊了我的好名聲……事實(shí)上會讓我變得一貧如洗。”讓這兩段至理名言引領(lǐng)我們?nèi)ヌ骄?/span> C++ 中繼承的名字。
事實(shí)上,本節(jié)討論的問題與繼承并沒有太大關(guān)系。它僅僅關(guān)系到作用域。我們都能讀懂下面的代碼:
int x; // 全局變量
void someFunc()
{
double x; // 局部變量
std::cin >> x; // 讀一個新值賦給局部變量 x
}
為 x 賦值的語句是關(guān)于局部變量 x 的,而不是全局變量 x ,這是因?yàn)閮?nèi)部作用域隱藏了(“遮擋了”)外部作用域的名字。我們可以將這種域間狀況用下圖描述:
當(dāng)編譯器執(zhí)行至 someFunc 的作用域內(nèi)并且遇到名字 x 時,它將在局部作用域內(nèi)查找,以便確認(rèn)此處是否包含與 x 這個名字相關(guān)的操作。因?yàn)槿绻械脑挘幾g器就不會再去檢查其它任何作用域了。在這上面的示例中, someFunc 中的 x 是 double 類型的,全局變量 x 是 int 類型的,但是這無關(guān)緊要, C++ 的名字隱藏準(zhǔn)則只會這樣做:隱藏名字。無論與名字相關(guān)的類型是否一致。本例中, double 類型的 x 隱藏了 int 類型的 x 。
引入繼承。我們知道當(dāng)我們在一個派生類的成員函數(shù)中企圖引用基類的某些內(nèi)容(比如成員函數(shù)、 typedef 、或者數(shù)據(jù)成員等等)時,編譯器能夠找出我們所引用的東西,因?yàn)榕缮愃^承的東西在基類中都做過聲明。這里真正的工作方式實(shí)際上是:派生類的作用域嵌套在基類的作用域中。請看下面示例:
class Base {
private:
int x;
public:
virtual void mf1() = 0;
virtual void mf2();
void mf3();
...
};
class Derived: public Base {
public:
virtual void mf1();
void mf4();
...
};
本示例中同時存在公共的、私有的名字,另外同時包含了數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)的名字。成員函數(shù)包括純需函數(shù)、簡單虛函數(shù)(非純虛的)和非虛函數(shù)。這就是向大家強(qiáng)調(diào),我們此處討論的中心話題就是名字。示例中還可以添加進(jìn)類型的名字,比如枚舉類型、嵌套類以及預(yù)定義類型的名字。這里討論的核心是:它們都是名字,而它們是為什么東西命名的并不重要。示例中使用了單一繼承結(jié)構(gòu),然而一旦你了解了 C++ 中單一繼承的行為方式之后,多重繼承的行為也就不難推斷了。
假定繼承類中 mf4 是這樣實(shí)現(xiàn)的(部分內(nèi)容):
void Derived::mf4()
{
...
mf2();
...
}
當(dāng)編譯器看到這個函數(shù)中使用了 mf2 這個名字,它就能夠找到 mf2 的出處。編譯器是這樣做到的:它通過搜尋名字為 mf2 的那處聲明所在的作用域。首先它在本地作用域(也就是 mf4 以內(nèi))查找,但是沒有找到任何名字為 mf2 的聲明。隨后編譯器搜尋當(dāng)前包含域,也就是 Derived 類的作用域。仍然沒有找到,于是又轉(zhuǎn)向搜索上一層作用域,也就是基類。在這里編譯器終于找到了名叫 mf2 的東西,于是搜索結(jié)束。如果 Base 類中依然沒有 mf2 ,那么搜索仍會繼續(xù),從包含 Base 的名字空間開始,到全局作用域?yàn)橹埂?/span>
雖然我剛剛描述的查找過程是精確的,但是其對于 C++ 中名字查找機(jī)制的描述依然沒有做到面面俱到。索性我們的目標(biāo)并不是對名字查找機(jī)制刨根問底從而去編寫一個編譯器。我們的目標(biāo)是避免惱人的意外發(fā)生,針對這一點(diǎn),我們掌握的信息已經(jīng)足夠了。
請?jiān)俅慰紤]上面的示例,這次我們做一些小的改動:為 mf1 和 mf3 個添加一個重載版本,并且在 Derived 中為 mf3 添加一個新版本。(第 36 條中將會做出解釋, Derived 中重載版本的 mf3 (一個繼承的非墟函數(shù))將會使這樣的設(shè)計(jì)存在無法避免的潛在危險(xiǎn),但是在此問題的焦點(diǎn)是繼承下名字的可見性,我們暫且忽略這一問題。)
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();
...
};
這段代碼的行為將會使每個乍看到它的 C++ 程序員吃上一驚。由于基于作用域的名字隱藏機(jī)制并沒有改變,因此基類中所有名叫 mf1 和 mf3 的函數(shù)都被派生類中的 mf1 和 mf3 所隱藏。從名字查找的角度看, Base::mf1 和 Base::mf3 不再被 Derived 繼承!
Derived d;
int x;
...
d.mf1(); // 工作正常,調(diào)用 Derived::mf1
d.mf1(x); // 錯誤! Derived::mf1 隱藏了 Base::mf1
d.mf2(); // 工作正常,調(diào)用 Base::mf2
d.mf3(); // 工作正常,調(diào)用 Derived::mf3
d.mf3(x); // 錯誤! Derived::mf3 隱藏了 Base::mf3
就像你所看到的,即使同一函數(shù)在基類和派生類中的參數(shù)表不同,基類中該函數(shù)依然會被隱藏,而且這一結(jié)論不會因函數(shù)是否為虛函數(shù)而改變。類似地,在本條目最開端的實(shí)例中, someFunc 中的 double x 隱藏了全局域中的 int x ,在此, Derived 類中的函數(shù) mf3 將 Base 類中名叫 mf3 但類型不同的函數(shù)隱藏起來。
C++ 這一特性的理論基礎(chǔ)是:可以防止一類繼承意外的發(fā)生,那就是當(dāng)你為一個庫或應(yīng)用框架創(chuàng)建一個新的派生類時,你可能會去繼承遠(yuǎn)族基類中的重載版本。遺憾的是,我們通常情況下恰恰希望這么做。事實(shí)上,如果你使用公有繼承,但不繼承重載的元素,那么就有悖于公有繼承的一項(xiàng)基本原則——基類和派生類之間是“ Derived 是一個 Base ”關(guān)系(見第 32 條)。既然如此,你就需要時時刻刻重載 C++ 默認(rèn)情況下隱藏的繼承而來的名字。
這一工作通過使用 using 聲明來實(shí)現(xiàn):
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:
using Base::mf1; // 讓積累中所有名為 mf1 和 mf3 的東西
using Base::mf3; // 在 Derived 的作用域中可見(并且是公有的)
virtual void mf1();
void mf3();
void mf4();
...
};
現(xiàn)在,繼承將按部就班進(jìn)行:
Derived d;
int x;
...
d.mf1(); // 依然正常,依然調(diào)用 Derived::mf1
d.mf1(x); // 現(xiàn)在可以了,調(diào)用了 Base::mf1
d.mf2(); // 依然正常,依然調(diào)用 Derived::mf1
d.mf3(); // 正常,調(diào)用 Derived::mf3
d.mf3(x); // 現(xiàn)在可以了,調(diào)用了 Base::mf3
這意味著如果你繼承一個包含重載函數(shù)的基類,并且你僅期望對其中一部分進(jìn)行重定義或重載,你就應(yīng)該為每一個不期望被隱藏的名字添加一條 using 聲明。如果你不這樣做,一些你希望繼承下來的名字將可能被隱藏。
不難想象,某些場合你可能不需要把基類中所有的函數(shù)繼承下來。在公有繼承體系下這是無論如何不可行的,在次聲明,這是違背公有繼承“ Derived 是一個 Base ”關(guān)系的。(這也是為什么上文中 using 聲明要置于派生類中的公共元素部分:基類中公有的名字在公共派生類中必須是公有的。)然而在私有繼承體系下(參見第 39 條),這種不完全繼承依然是有意義的。比如,假設(shè) Derived 類私有地繼承自 Base ,并且 Derived 只希望繼承 mf1 不包含參數(shù)的那個版本。 using 聲明在此就不會奏效了,因?yàn)樗鼘⑹乖撁炙淼乃欣^承版本的函數(shù)在派生類中可見。在這種情況下可以使用另一種技術(shù),我們稱之為“轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)”:
class Base {
public:
virtual void mf1() = 0;
virtual void mf1(int);
... // 照舊
};
class Derived: private Base {
public:
virtual void mf1() // 轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù) ;
{ Base::mf1(); } // 隱式內(nèi)聯(lián)(參見第 30 條)
...
};
...
Derived d;
int x;
d.mf1(); // 正常,調(diào)用 Derived::mf1
d.mf1(x); // 錯誤! Base::mf1() 被隱藏了
內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)的另一個用途是:在使用古老的編譯器時,它們通常不支持使用 using 聲明來為繼承類的作用域引入繼承的名字(這實(shí)際上是編譯器的缺陷)。此時可以使用內(nèi)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)。
你已經(jīng)了解了繼承和名字隱藏的方方面面,但是當(dāng)繼承與模板同時使用時,又會出現(xiàn)“繼承名字是隱藏的”一種全新的形式。 第 43 條將另起一行進(jìn)行介紹。
銘記在心
l 派生類中的名字會將基類中的名字隱藏起來。在公有繼承體系下,這是我們所不希望見到的。
l 為了讓被隱藏名字再次可見,可以使 用 using 聲明或者 轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)。