C++父子类继承时的隐藏、覆盖、重载

　 存在父子类继承关系时，若有同名成员函数同时存在，会发生隐藏、覆盖和重载这几种情况。对于初学者也比较容易混淆，为此，我整理了一下我的个人看法，仅供参考。希望对大家理解有帮助，也欢迎指正。

1.父子类继承关系： 子类复制父类全部成员

　　首先，理解父子类的继承关系是怎样发生的。在此基础上就很容易理解它们之间的关系和区别。　　

　　每一个类有它自己的成员变量和成员函数，是一个独立的空间整体。当子类继承父类时，会将父类的全部成员全部复制一份，作为子类的成员，但是，同时也会标记这些成员是从父类中继承的，与子类本身的成员，还是有区别的。这里认为将子类本身的成员存在子类域，从父类复制过来的存在父类域。

如下图，Childer类中存在两个域，子类域和父类域，相互之间互不干扰。

 

class Father
{
    int f_a;
    int f_b;
};

class Childer:public Father
{
    int c_a;
    int f_b;
};

int main()
{
    cout<<"sizeof childer:"<<sizeof(Childer)<<endl;   //-> 16
    cout<<"sizeof father:"<<sizeof(Father)<<endl;     //-> 8
}

 运行结果显示，子类大小为16，父类大小为8，也就是说子类的确有4个成员变量，就算是同名成员，也同样复制。

 

 

2.隐藏：子类对象优先考虑子类域自身成员（成员变量和成员函数）

 　　隐藏发生的主要原因，就是当子类有父类的同名成员时，子类对象访问该成员时，会发生冲突。所以编译器的处理方式是，优先考虑子类域中的自身成员。

即，子类对象访问某成员时，如ch.m_m 或者ch.f(),成员变量和成员函数都一样。编译器首先在子类域中检索，如果在子类域中找到该成员，则检索结束，返回该成员进行访问。如果在子类域中找不到该成员，则去父类域中检索。如果父类域中存在，则返回该成员进行访问，如果父类域中也不存在，则编译错误，该成员无效。

　　当父子类域都存在同一成员时，编译器优先在子类中检索，就算父类域中也存在该同名成员，也不会被检索到。因此，父类域中的该成员被子类域中的该同名成员隐藏，即访问时完全以为该成员不存在，如果想访问父类域中的该成员，只能通过显示调用的方式，即：ch.Father::m_m;

        

 下面用代码说明，为了对问题有针对性说明，此处成员都采用public，也不涉及构造析构等问题。

class Father
{
public:
    int f_a;
    int f_b;

    void ff1() {cout<<"father ff1"<<endl;}
};

class Childer:public Father
{
public:
    int c_a;
    int f_b;

    void cf1() {cout<<"childer cf1"<<endl;}
    void ff1() {cout<<"childer ff1"<<endl;}
};

int main()
{
    Childer ch;
    
    cout<<ch.c_a<<endl; //只在子类域中的成员变量
    cout<<ch.f_b<<endl; //子类域和父类域都存在，优先访问子类域中的
    cout<<ch.Father::f_b<<endl; //显示访问被隐藏的成员变量

    cout<<"====================\n";
    
    ch.cf1();
    ch.ff1();
    ch.Father::ff1();
}

 

 运行结果可以看出，ch.f_b;  和 ch.Father::f_b;  两个同名成员同时存在。但访问时，子类成员将父类成员隐藏，想访问父类成员只能显示调用。

通过成员函数的访问，这一效果更明显，ch.ff1();调用时，调用了子类域中的该同名成员函数。

　　且此时编译器检索时，只根据名字，与函数的参数和返回类型无关。

int ff1(int a ) {cout<<"childer ff1"<<endl;return 0;}

若将Childer中的函数，改为上述类型。主函数中调用时，ch.ff1();编译错误。因为子类的int ff1(int a);会将父类的void ff1()；隐藏。所以它们之间不存在重载。

应该改为 ch.ff1(10); 这样会匹配子类域中的该成员。或者ch.Father::ff1();显示调用父类域中的成员。

 

3.覆盖：虚函数，成员函数类型一摸一样，父类指针调用子类对象成员

 覆盖只发生在有虚函数的情况下，且父子类成员函数类型必须一摸一样，即参数和返回类型都必须一致。子类对象调用时，会直接调用子类域中的成员函数，父类域中的该同名成员就像不存在一样,（可以显示调用）即父类该成员被子类成员覆盖。这里很多人会感觉疑惑，认为是隐藏，因为父类的成员函数依然存在，依然可以调用，只是优先调用子类的，也就是“隐藏”了。而“覆盖”两个字的意思，应该是一个将另一个替代了，也就是另一个不存在了。

　　举个小例子可以很明显的看出，覆盖的情况下，父子类的成员函数也是同时存在的。

virtual void ff1() {cout<<"father ff1"<<endl; }

将上面的例子Father类中的ff1函数加上virtual，其他不进行改变，运行结果也不变。

 

　　下面解释一下，“覆盖”二字的由来。

首先需明白一点，虚函数的提出，是为了实现多态。也就是说，虚函数的目的是为了，在用父类指针指向不同的子类对象时，调用虚函数，调用的是对应子类对象的成员函数，即可以自动识别具体子类对象。所以，上述例子中，直接用子类对象调用虚函数是没有意义的，一般情况也不会这样使用。

class Father
{
public:
    virtual void ff1() {cout<<"father ff1"<<endl;}
};

class Childer_1:public Father
{
public:
    void ff1() {cout<<"childer_1 ff1 "<<endl;}
};
class Childer_2:public Father
{
public:
    void ff1() {cout<<"childer_2 ff1"<<endl; }
};

int main()
{
    Father* fp;

    Childer_1 ch1;
    fp = &ch1;
    fp->ff1();

    Childer_2 ch2;
    fp = &ch2;
    fp->ff1();
    
    return 0;
}

  使用虚函数，都是父类指针的形式，pf->f11() 。例子中的24行和28行，相同的代码，因为fp的指向不同对象，所以调用不同对象的虚函数。但从代码上看，fp是一个Father类的指针，但调用的是子类成员函数，就好像父类的成员被覆盖了一样。这就是覆盖一词的来源。

 

覆盖的情况下，子类虚函数必须与父类虚函数有相同的参数列表，否则认为是一个新的函数，与父类的该同名函数没有关系。但不可以认为两个函数构成重载。因为两个函数在不同的域中。

 举例：

class Father
{
public:
    virtual void ff1() {cout<<"father ff1"<<endl;}
};

class Childer_1:public Father
{
public:
    void ff1(int a) {cout<<"childer_1 ff1 "<<endl; }
};

int main()
{
    Father* fp;

    Childer_1 ch1;
    fp = &ch1;
    fp->ff1();
   //ch1.ff1(); //没有匹配的成员
    ch1.ff1(2);

    return 0;
}

运行结果为：

father ff1
childer_1 ff1

从19行 fp->ff1();的运行结果可以看出，fp虽然指向子类对象，并且调用的是虚函数。但是该虚函数，在子类中没有对应的实现，只好使用父类的该成员。

即第10行的带参ff1 并没有覆盖从父类中继承的无参ff1. 而是认为是一个新函数。

 

4.重载：相同域的同名不同参函数

　　重载必须是发生在同一个域中的两个同名不同形参之间的。如果一个在父类域一个在子类域，是不会存在重载的，属于隐藏的情况。调用时，只会在子类域中搜索，如果形参不符合，会认为没有该函数，而不会去父类域中搜索。

 

5.总结

　　重载是在同一域下的函数关系，在父子类情况下时，一般不予考虑。

　　隐藏，是子类改写、重写了父类的代码。而覆盖认为，子类实现了父类的虚函数。父类的虚函数可以没有实现体，成为纯虚函数，等着子类去实现。而隐藏时，父类的函数也必须有实现体的。隐藏还是覆盖，只是说法不同，只要明白编译器在调用时，如果检索、匹配相应的函数即可。

综上所述，总结为以下几点：

1.子类是将父类的所有成员都复制一份，并且保存在不同的域中。如果同名，子类中会有两份，分别在子类域和父类域。

2.调用时，是从调用对象（或指针）的类型开始检索的，先从自己域中检索，如果找到，判断是否为虚函数，不为虚函数直接调用，若为虚函数，通过运行时类型识别，调用真正对象的函数。如果没找到，去其父类域中检索，重复刚刚的判断。直到调用函数或者没有匹配的成员。而不会去子类中检索，所以如果是父类指针，即使指向子类对象，但调用的函数也只能是父类中的函数，除非是虚函数，才会根据子类对象去检索函数。

明白调用过程：

2.1  一般情况下，哪种类型的，就调哪种类型对于自己域中的成员。

Father f;   f.a; f.ff1(); 由于f是Father类型的，所以调用的都是Father自己域中的成员。

Childer c; c.a; c.ff1(); 由于c是Chiler类型的，所以调用的都是Childer自己域中的成员。

指针也一样。Father*fp;  fp->a;  fp->ff1();   由于fp是Father类型的指针，所以调用的都是Father自己域中的成员。

　　　　　　　　　　　　就算fp = new Childer. fp->ff1(); 指向的是子类对象，依然调用父类自己的成员。因为fp是Father类型的。

                Childer *cp; cp->a; cp->ff1();   由于cp是Childer类型的指针，所以调用的都是Childer自己域中的成员。

2.2 .而有一种情况特殊，则是，当成员函数为虚函数时，虽然是父类类型的指针，但会根据指针指向的具体对象，调用该函数。
  即，如果ff1为虚函数，Father*fp; fp = new Childer; fp->ff1();   虽然fp是Father类型的指针，但由于ff1是虚函数，所以调用的是具体对象，Childer类的成员。

对比2中的相同语句，这就是虚函数和多态的意义。