C++11 final/override控制

严正声明：如果没有搞明白重载、覆盖、隐藏等基础概念，请先参见随笔《重载 覆盖 隐藏》

【1】为什么要引入final关键字？

在通常情况下，一旦在基类A中的成员函数fun被声明为virtual的，那么对于其派生类B而言，fun总是能够被重写的。

有的时候我们并不想fun在派生类B中被重写，那么，C++98没有方法对此进行限制。如下示例：

class MathObject
{ 
public:
    virtual double Arith() = 0;
    virtual void Print() = 0;
};

class Printable : public MathObject
{ 
public:
    double Arith() = 0;
    void Print()   // 在C++98中我们无法阻止该接口在其派生类被重写
    { 
        cout << "Output is: " << Arith() << endl;
    }
};

class Add2 : public Printable
{ 
public: 
    Add2(double a, double b) : x(a), y(b) 
    {} 

    double Arith()
    {
        return x + y;
    } 
private:
    double x, y;
}; 

class Mul3 : public Printable
{
public:
    Mul3(double a, double b, double c) : x(a), y(b), z(c)
    {}

    double Arith()
    { 
        return x * y * z;
    } 
private: 
    double x, y, z;
};

基础类MathObject定义了两个接口：Arith和Print。

类Printable则继承于MathObject并实现了Print接口。

接下来，Add2和Mul3为了使用MathObject的接口和Printable类中Print的实现，于是都继承了Printable。

这样的类派生结构，在面向对象的编程中非常典型。

不过倘若这里的Printable和Add2是由两个程序员完成的，Printable的编写者不禁会有一些忧虑，如果Add2的编写者重载了Print函数，那么他所期望的统一风格的打印方式将不复存在。

对于Java这种所有类型派生于单一元类型（Object）的语言来说，这种问题早就出现了。

因此Java语言使用了final关键字来阻止函数继续重写。

final关键字的作用是使派生类不允许再重写它所修饰的虚函数。

C++11也采用了类似的做法，如下示例：

struct Object
{ 
    virtual void fun() = 0;
};

struct Base : public Object
{
    void fun() final; // 声明为final
};

struct Derived : public Base
{ 
    void fun();      // 无法通过编译
};

 取Java的长处补自己的短处，这个机制得点个大赞。

注意以上内容的言外之意：不可使用final修饰非虚函数。

【2】为什么要引入关键字override?

C++中的重写还有一个特点，就是对于基类声明为virtual的函数，之后的派生类版本都不需要再声明该函数为virtual。

即使在派生类中声明了virtual，该关键字也是编译器可以忽略的。

这带来了一些书写上的便利，却带来了一些阅读上的困难。

比如上例中的Printable的Print函数，程序员无法从Printable的定义中看出Print是一个虚函数还是非虚函数。

另外一点就是，在C++中有的虚函数会“跨层”，没有在父类中声明的接口有可能是祖先的虚函数接口。

比如上例中，如果Printable不声明Arith函数，其接口在Add2和Mul3中依然是可重载的，这同样是在父类中无法读到的信息。

这样一来，如果类的继承结构比较长（不断地派生）或者比较复杂（比如偶尔多重继承），派生类的编写者会遇到信息分散、难以阅读的问题（虽然有时候编辑器会进行提示，不过编辑器不是总是那么有效）。

而自己是否在重载一个接口，以及自己重载的接口的名字是否有拼写错误等，都非常不容易检查。

在C++11中为了帮助程序员写继承结构复杂的类型，引入了虚函数描述符override。

如果派生类在虚函数声明时使用了override描述符，那么该函数必须重写其基类中的同名函数，否则代码将无法通过编译。

如下示例：

struct Base
{ 
    virtual void Turing() = 0;
    virtual void Dijkstra() = 0;
    virtual void VNeumann(int g) = 0;
    virtual void DKnuth() const;
    void Print();
};

struct DerivedMid : public Base
{
//  void VNeumann(double g);  // 接口被隔离了,曾想多一个版本的VNeumann函数
};

struct DerivedTop : public DerivedMid
{ 
    void Turing() override;
    void Dikjstra() override;          // 无法通过编译，拼写错误，并非要重写
    void VNeumann( double g) override; // 无法通过编译，参数不一致，并非要重写
    void DKnuth() override; // 无法通过编译，常量性不一致，并非要重写
    void Print() override;  // 无法通过编译，非虚函数不可使用override修饰
};

注释可以完美解释一切，不再赘述。

个人认为，override关键字主要是为了弥补virtual关键字的不足。

 

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