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洛譯小筑

別來無恙,我的老友…
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[ECPP讀書筆記 條目36] 避免對派生的非虛函數進行重定義

現在考慮以下的層次結構:B是一個基類,D是由B的公共繼承類,B類中定義了一個公有成員函數mf,由于這里mf的參數和返回值不是討論的重點,因此假設mf是無參數無返回值的函數。即:

class B {

public:

  void mf();

  ...

};

class D: public B { ... };

即使不知道BDmf的任何信息,我們聲明一個D的對象x

D x;                               // x D類型的對象

 

B *pB = &x;                        // 指向x的指針

pB->mf();                          // 通過指針調用mf函數

 

D *pD = &x;                        // 指向x的指針

pD->mf();                          // 通過指針調用mf函數

在這里,如果告訴你pD->mf()pB->mf()將擁有不同的行為,你很可能會感到意外。因為兩種情況都調用了x對象的成員函數mf,兩次調用使用了同一函數和同一對象,mf()理所應當具有一致的行為。難道不是嗎?

你說得沒錯,的確“理所應當”。但這一點無法得到保證。在特殊情況下,如果mf是非虛函數并且D類中對mf進行了重定義,那么問題就出現了:

class D: public B {

public:

  void mf();                       // 隱藏了B::mf; 參見條目33

  ...

};

 

pB->mf();                          // 調用B::mf

 

pD->mf();                          // 調用D::mf

此類“雙面行為”的出現,究其原因,是由于諸如B::mfD::mf這樣的非虛函數是靜態綁定的(參見條目37)。這也就意味著:由于我們將pB聲明為指向B的指針,那么通過pB所調用的所有非虛函數都將調用B類中的版本,即使pB指向一個B的派生類的對象也是如此,正如上文示例所示。

另一方面,由于虛函數是動態綁定的(再次參見條目37),因此它們不會被這個問題困擾。如果mf是虛函數,那么無論通過pB還是pD來調用mf都會是對D::mf的調用,這是因為pBpD實際上指向同一對象,這個對象是D類型的。

如果你正在編寫D類,并且你對由B類繼承而來的mf函數進行了重定義,那么D類將會表現出不穩定的行為。在特定情況下,任意給定的D對象在調用mf函數時可能表現出BD兩種不同的行為,決定因素將是指向mf的指針的類型,與對象本身沒有任何關系。引用同樣會遭遇這種令人困惑的行為。

但是,上述內容僅僅是實用層面的分析,我知道,你真正需要的是對“避免對派生的非虛函數進行重定義”這一命題的理論推導。我很樂意效勞。

條目32解釋了公共繼承意味著“A是一個B”,條目34描述了為什么在類中聲明一個非虛函數是對類本身設置的“個性化壁壘”。將上述理論應用到類BD和非虛你函數B::mf上,我們可以得到:

B生效的所有東西對D也生效,這是因為每一個D對象都是一個B對象。

繼承自B的類必須同時繼承mf的接口實現,這是因為mfB類中的非虛函數。

現在,如果在D中重定義了mf,那么你的設計方案中就出現了一個矛盾。如果D確實需要與B不同的mf實現方案,與此同時,如果對于所有的B對象(無論多么個性化的)確實必須使用B實現版本的mf,于是我們可以很簡單地推斷出:并不是每個D都是一個B。這種情況下,D并非公共繼承自B。另一方面,如果D確實必須是B的公共繼承類,與此同時,如果D確實需要與B不同的mf實現版本,那么mfB的“個性化壁壘”作用就不復存在了。這種情況下,mf應該是虛函數。最后,如果每個D確實是一個B,與此同時,如果mf確實B起到了“個性化壁壘”的作用,那么D中并不會真正需要重定義mf,它也不應該做出這樣的嘗試。

無論從哪個角度講,我們都必須無條件地禁止對派生的非虛函數進行重定義。

如果閱讀本文給你一種似曾相識的感覺,那么你一定是對閱讀過的條目7還有印象,在那里,我們解釋了為什么多態基類的析構函數必須為虛函數。如果你違背了條目7的思想(也就是說,你在多態基類中聲明了一個非虛構函數),那么你也就同時違背了本條的思想。這是因為在派生類中繼承到的非虛函數(基類的析構函數)一定會被重定義。即使派生類中不聲明任何析構函數也是如此,這是因為,對于一些特定的函數,即使你不自己聲明它們,編譯器也會自動為你生成(參見條目5)。從本質上講,條目7只不過是本條的一個特殊情況,只是因為它十分重要,我們才把它單列出一個條目。

時刻牢記

避免在派生類中重定義非虛函數。

posted on 2011-12-30 22:53 ★ROY★ 閱讀(2292) 評論(1)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Effective C++

評論

# re: 【讀書筆記】[Effective C++第3版][第36條]避免對派生的非虛函數進行重定義  回復  更多評論   

如果在D中重定義了mf(),那么派生類中的mf()會屏蔽掉基類中mf(),想調用基類的mf(),只能通過B::mf();這樣調用了
2012-01-12 16:33 | mc_ran
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