Item 33: 避免覆盖（hiding）“通过继承得到的名字”

 

 

 

莎士比亚有一个关于名字的说法。"What's in a name?" 他问道，"A rose by any other name would smell as sweet."（语出《罗密欧与朱丽叶》第二幕第二场，朱生豪先生译为：“姓名本来是没有意义的；我们叫做玫瑰的这一种花，要是换了个名字，他的香味还是同样的芬芳。”梁实秋先生译为：“姓算什么？我们所谓有玫瑰，换个名字，还是一样的香。”——译者注）。莎翁也写过 "he that filches from me my good name ... makes me poor indeed."（语出《奥塞罗》第三幕第三场，朱生豪先生译为：“可是谁偷去了我的名誉，那么他虽然并不因此而富足，我却因为失去它而成为赤贫了。”梁实秋先生译为：“但是他若夺去我的名誉，于他不见有利，对我却是一件损失哩。”——译者注）。好吧，在 C++ 中，我们该用哪种态度对待通过继承得到的名字呢？

事情的实质与继承没什么关系。它与作用域有关。我们都知道它在代码中是这样的，

int x;                        // global variable

void someFunc()
{
  double x;                   // local variable

  std::cin >> x;              // read a new value for local x
}

读入 x 的语句指涉 local 变量 x，而不是 global 变量 x，因为内层作用域的名字覆盖（“遮蔽”）外层作用域的名字。我们可以像这样形象地表示作用域的状况：

 

当编译器在 someFunc 的作用域中遇到名字 x 时，他们巡视 local 作用域看看是否有什么东西叫这个名字。因为那里有，它们就不再检查其它作用域。在此例中，someFunc 的 x 类型为 double，而 global x 类型为 int，但这不要紧。C++ 的 name-hiding 规则仅仅是覆盖那个名字。而相对应的名字的类型是否相同是无关紧要的。在此例中，一个名为 x 的 double 覆盖了一个名为 x 的 int。

加入 inheritance 以后。我们知道当我们在一个 derived class member function 内指涉位于 base class 内的一件东西（例如，一个 member function，一个 typedef，或者一个 data member）时，编译器能够找到我们指涉的东西是因为 derived classes 继承到声明于 base classes 中的东西。实际中的运作方法是将 derived class 的作用域嵌套在 base class 作用域之中。例如：

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();

  ...
};

 

本例中包含的既有 public 名字也有 private 名字，既有 data members 也有 member functions。member functions 既有 pure virtual 的，也有 simple (impure) virtual 的，还有 non-virtual 的。那是为了强调我们谈论的事情是关于名字的。例子中还可以包括其它类型的名字，例如，enums，nested classes，和 typedefs。在这里的讨论中唯一重要的事情是“它们是名字”。与它们是什么东西的名字毫不相关。这个示例中使用了 single inheritance，但是一旦你理解了在 single inheritance 下会发生什么，C++ 在 multiple inheritance 下的行为就很容易预见了。

假设 mf4 在 derived class 中被实现，其中一部分，如下：

void Derived::mf4()
{

  ...
  mf2();

  ...
}

当编译器看到这里对名字 mf2 的使用，它就必须断定它指涉什么。它通过搜索名为 mf2 的某物的定义的作用域来做这件事。首先它在 local 作用域中搜索（也就是 mf4 的作用域），但是它没有找到被称为 mf2 的任何东西的声明。然后它搜索它的包含作用域，也就是 class Derived 的作用域。它依然没有找到叫做 mf2 的任何东西，所以它上移到它的上一层包含作用域，也就是 base class 的作用域。在那里它找到了名为 mf2 的东西，所以搜索停止。如果在 Base 中没有 mf2，搜索还会继续，首先是包含 Base 的 namespace(s)（如果有的话），最后是 global 作用域。

我刚刚描述的过程虽然是正确的，但它还不是一个关于 C++ 中名字如何被找到的完整的描述。无论如何，我们的目的不是为了充分了解关于写一个编译器时的名字搜索问题。而是为了充分了解如何避免令人吃惊的意外，而对于这个任务，我们已经有了大量的信息。

再次考虑前面的示例，而且这一次我们 overload mf1 和 mf3，并且为 Derived 增加一个 mf3 的版本。（就像 Item 36 解释的，Derived 对 mf3 ——一个通过继承得到的 non-virtual function ——的重载，使得这个设计立即变得可疑，但是出于对 inheritance 之下名字可见性问题的关心，我们就装作没看见。）

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();
  ...
};

 

以上代码导致的行为会使每一个第一次遇到它的 C++ 程序员吃惊。基于作用域的名字覆盖规则（scope-based name hiding rule）不会有什么变化，所以 base class 中的所有名为 mf1 和 mf3 的函数被 derived class 中的名为 mf1 和 mf3 的函数覆盖。从名字搜索的观点看，Base::mf1 和 Base::mf3 不再被 Derived 继承！

Derived d;
int x;

...
d.mf1();                   // fine, calls Derived::mf1
d.mf1(x);                  // error! Derived::mf1 hides Base::mf1
d.mf2();                   // fine, calls Base::mf2

d.mf3();                   // fine, calls Derived::mf3
d.mf3(x);                  // error! Derived::mf3 hides Base::mf3

就像你看到的，即使 base 和 derived classes 中的函数具有不同的参数类型，它也同样适用，而且不管函数是 virtual 还是 non-virtual，它也同样适用。与“在本 Item 的开始处，函数 someFunc 中的 double x 覆盖了 global 作用域中的 int x”的道理相同，这里 Derived 中的函数 mf3 覆盖了具有不同类型的名为 mf3 的一个 Base 函数。