
class Person
{
public:
    virtual void eat() const = 0;               // 1.纯虚函数
    virtual void say(const std::string& msg);   // 2.普通虚函数
    int name() const;                           // 3.非虚函数
};
 
class Student : public Person
{
public:
protected:
private:
};
 
class Teacher : public Person
{
public:
protected:
private:
};

2.1. 纯虚函数

纯虚函数，继承的是基类成员函数的接口，必须在派生类中重写该函数的实现：


Person* s1 = new Student;
s1->eat();           // calls Student::eat();
 
Person* t1 = new Teacher;
t1->eat();           // calls Teacher::eat();

若想调用基类的 Eat()，须加上类作用域操作符 ::

s1->Person::eat();    // calls Person::eat();

2.2. 普通虚函数

普通虚函数，对应在基类中定义一个缺省的实现 (default implementation)，表示继承的是基类成员函数的接口和缺省的实现，由派生类自行选择是否重写该函数。

实际上，允许普通虚函数同时继承接口和缺省实现是危险的。如下, CarA 和 CarB 是 Car的两种类型，且二者的运行方式完全相同。


class Car
{
public:
    virtual void run(const Car& destination);
 
};
 
class CarA : public Car
{
public:
protected:
private:
};
 
class CarB : public Car
{
public:
protected:
private:
};

这是典型的面向对象设计，两个类共享一个特性 – run，则 run可在基类中实现，并由两个派生类继承。

现增加一个新的飞机型号 CarC，其飞行方式与 CarA，CarB 并不相同，假如不小心忘了在 CarC 中重写新的 fly 函数.


class CarC : public Car
{
public:
    ... // no fly function is declared
};

则调用 CarC 中的 run 函数，就是调用 Car::run，但是 CarC的运行方式和缺省的并不相同


Car * car1 = new CarC;
car1->run(China);  // calls Car::run!!

这就是前面所说的，普通虚函数同时继承接口和缺省实现是危险的，最好是基类中实现缺省行为 (behavior)，但只有在派生类要求时才提供该缺省行为.一种方法是纯虚函数 + 缺省实现，因为是纯虚函数，所以只有接口被继承，其缺省的实现不会被继承。派生类要想使用该缺省的实现，必须显式的调用:


class Car
{
public:
    virtual void run(const Car& destination) = 0;
 
};
 
void Car::run(const Car& destination)
{
    // a pure virtual function default code for run a Car to the given destination
}
 
class CarA : public Car
{
public:
    virtual void run(const Car& destination)
    {
        Car::run(destination);
    }
 
};

这样在派生类 CarC 中，即使一不小心忘记重写 Run函数，也不会调用 Car的缺省实现.


class CarC : public Car
{
public:
    virtual void run(const Car& destination);
};
 
void CarC::run(const Car& destination)
{
    // code for run a CarC Car to the given destination
}

方法二：
可以看到，上面问题的关键就在于，一不小心在派生类 CarC中忘记重写 run函数，C++11 中使用关键字 override，可以避免这样的“一不小心”。
非虚函数：
非虚成员函数没有virtual关键字，表示派生类不但继承了接口，而且继承了一个强制实现（mandatory implementation），既然继承了一个强制的实现，则在派生类中，无须重新定义继承自基类的成员函数，如下：

使用指针调用 name 函数，则都是调用的 Person::name()


Student s1;  // s1 is an object of type Student
 
Person* p1 = &s1;  // get pointer to s1
p1->name();        //call name() through pointer
 
Student* s2 = &s1;   // get pointer to s1
s2->name();          // call name() through pointer

如果在派生类中重新定义了继承自基类的成员函数 name :


class Student : public Person
{
public:
   int name() const; // hides Person::name();
 
};
 
p1->name();        //call name() through pointer
s2->name();          // call name() through pointer

此时，派生类中重新定义的成员函数会 “隐藏” (hide) 继承自基类的成员函数。

这是因为非虚函数是 “静态绑定” 的，p1被声明的是 Person* 类型的指针，则通过 p1调用的非虚函数都是基类中的，既使指向的是派生类。

与“静态绑定”相对的是虚函数的“动态绑定”，即无论 p1被声明为 Person* 还是 Student* 类型，其调用的虚函数取决于p1实际指向的对象类型。

2.3.Override重写

在程序中加override 关键字，可以避免派生类中忘记重写虚函数的错误。

下面以重写虚函数时，容易犯的四个错误为例


class Base
{
public:
    virtual void fun1() const;
    virtual void fun2(int x);
    virtual void fun3() &;
    void fun4() const;    // is not declared virtual in Base
 
};
 
class Derived : public Base
{
public:
    virtual void fun1();  
    // declared const in Base, but not in Derived
    
    virtual void fun2(unsigned int x);  
    // takes an int in Base, but an unsigned int in Derived
    
    virtual void fun3() &&;   
    // is left-value-qualified in Base, but right-value-qualified in Derived
    
    void fun4() const;   
    
};

在派生类中，重写 (override) 继承自基类成员函数的实现 (implementation) 时，要满足如下条件：

一虚：基类中，成员函数声明为虚拟的 (virtual)
二容：基类和派生类中，成员函数的返回类型和异常规格 (exception specification) 必须兼容
四同：基类和派生类中，成员函数名、形参类型、常量属性 (constness) 和引用限定符 (reference qualifier) 必须完全相同

如此多的限制条件，导致了虚函数重写如上述代码，极容易因为一个不小心而出错。

C++11 中的 override 关键字，可以显式的在派生类中声明，哪些成员函数需要被重写，如果没被重写，则编译器会报错。


class Base
{
public:
    virtual void fun1() const;
    virtual void fun2(int x);
    virtual void fun3() &;
    void fun4() const;    // is not declared virtual in Base
 
};
 
class Derived : public Base
{
public:
    void fun1() const override; 
    void fun2(int x) override;  
    void fun3() & override;   
    void fun4() const;   
};

公有继承

纯虚函数 => 继承的是：接口 (interface)
普通虚函数 => 继承的是：接口 + 缺省实现 (default implementation)
非虚成员函数 =>继承的是：接口 + 强制实现 (mandatory implementation)　

不要重新定义一个继承自基类的非虚函数 (never redefine an inherited non-virtual function)
在声明需要重写的函数后，加关键字 override
这样，即使不小心漏写了虚函数重写的某个苛刻条件，也可以通过编译器的报错，快速改正错误。
在使用中需要注意以下几点：

覆盖的方法的标志必须要和被覆盖的方法的标志完全匹配，才能达到覆盖的效果；
覆盖的方法的返回值必须和被覆盖的方法的返回一致；
覆盖的方法所抛出的异常必须和被覆盖方法的所抛出的异常一致，或者是其子类；
被覆盖的方法不能为private，否则在其子类中只是新定义了一个方法，并没有对其进行覆盖。

三、Override实例


class PerSon
{
public:
    PerSon() { };
    ~PerSon() { };
 
    virtual void eat() const
    {
    };
    virtual void say() const
    {
    };
 
    virtual bool isValid() const
    {
        return false;
    };
    virtual int age() const
    {
        return 0;
    };
    virtual int classId() const
    {
        return 0;
    };
    void print();
 
};
 
class Student : public PerSon
{
public:
    Student();
    ~Student();
 
    void eat() const override;
    void say() const override;
    //void say() override;  //无法通过编译，常量行不一致，并非重载
    //无法通过编译：参数类型不一致，常量行不一致，非虚函数。且并非重载
    int age() const override;
    int classId() const override;
    void print(); //不能加override，非虚函数不能重载
};

无法通过编译：参数类型不一致，常量行不一致，非虚函数。且并非重载。

结论：
如果派生类里面是像重载虚函数就加上关键字override 这样编译器可以辅助检查是不是正确重载，如果没加这个关键字也没什么严重的error 只是少了编译器检查的安全性。

四、C++中重载(overload)与覆盖(override)

4.1. 重载(overload)

重载指的是函数具有的不同的参数列表，而函数名相同的函数。重载要求参数列表必须不同，比如参数的类型不同、参数的个数不同、参数的顺序不同。

如果仅仅是函数的返回值不同是没办法重载的，因为重载要求参数列表必须不同。

程序是根据参数列表来确定具体要调用哪个函数的

例子


void Fun(int a);
void Fun(double a);
void Fun(int a, int b);
void Fun(double a, int b);
 
//上面四个函数都可以构成函数重载
 
//----------------------
int Fun(int a);
 
void Fun(int a);
 
//上面两个是无法构成函数重载的，参数列表必须不同

4.2. 重写/覆盖(override)

覆盖是存在类中，子类重写从基类继承过来的函数。但是函数名、返回值、参数列表都必须和基类相同。

当子类的对象调用成员函数的时候，如果成员函数有被覆盖则调用子类中覆盖的版本，否则调用从基类继承过来的函数

如果子类覆盖的是基类的虚函数，可以用来实现多态。

当子类重新定义基类的虚函数之后，基类指针可以根据赋给它不同子类指针动态的调用子类中的虚函数，可以做到动态绑定，这就是多态。

子类覆盖基类函数的特征：

函数名相同、参数相同、返回值相同
如果基类函数是虚函数，子类覆盖虚函数可以实现多态

4.3. 重载和覆盖的区别

重载要求函数名相同，但是参数列表必须不同，返回值可以相同也可以不同。
覆盖要求函数名、参数列表、返回值必须相同。

在类中重载是同一个类中不同成员函数之间的关系
在类中覆盖则是子类和基类之间不同成员函数之间的关系

重载函数的调用是根据参数列表来决定调用哪一个函数
覆盖函数的调用是根据对象类型的不同决定调用哪一个

在类中对成员函数重载是不能够实现多态
在子类中对基类虚函数的覆盖可以实现多态实例


#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
//class Base
class Base
{
public:
    //基类Fun为重载函数
    void Fun(int x)
    {
        cout << "Base::Func(int x)" << endl;
    }
        void Fun(double x)
    {
        cout<< "Base::Fun(double x)" << endl;
    }
 
    //基类虚函数
    virtual void G(void)
    {
        cout<< "Base::G(void)" << endl;
    }
};
 
 
 
//子类
class SubClass : public Base
{
public:
    //隐藏基类的Fun函数
    void Fun(int x)
    {
        cout << "SubClass::Fun(int x)" << endl;
    }
 
    void Fun(double x)
    {
        cout << "SubClass::Fun(double x)" << endl;
    }
 
    //覆盖基类虚函数
    virtual void G(void)
    {
        cout << "SubClass::G(void)" << endl;
    }
 
};
 
 
int main()
{
    Base *base = new Base();
 
    SubClass *subClass = new SubClass();
 
    base = subClass; //基类指针指向子类对象
 
    //测试函数调用
    base->Fun(5);
    base->Fun(5.00);
    base->G();
 
    return 0;
 
}

运行结果：


Base::Func(int x)
Base::Fun(double x)
SubClass::G(void)

分析：

定义一个基类Base，基类内部有两个重载函数Fun()和一个虚函数G()

子类SubClass继承了基类Base，子类首先隐藏了基类的两个函数Fun并且覆盖了基类虚函数G;

如果基类函数是虚函数，那么子类重新定义就属于覆盖。
如果基类函数不是虚函数，那么子类重新定义属于隐藏基类函数

main函数内部，基类指针base指向子类对象指针subClass，然后调用三个函数

1> base->Fun(5) 输出“Base::Fun(int x)”说明调用的是基类的函数，可以看出通过基类指针并不能动态的调用子类覆盖基类的非虚函数；

2> base->Fun(5.00) 和上面类似；

3> base->G() 输出"SubClass::G(void)" 说明调用的是子类的函数G，可以看出通过基类指针可以动态的调用子类覆盖基类的虚函数；

由此可见，多态的实现是通过子类覆盖基类的虚函数，利用基类指针指向不同的子类对象，在运行的时候动态的决定要调用哪个子类虚函数。

五、疑惑解答

5.1. 如果是虚析构函数, 子类析构函数为什么要用override？

在 C++ 中，如果基类的析构函数被声明为虚函数，那么派生类的析构函数就可以通过 override 关键字来重写（override）基类的析构函数。即使派生类的析构函数与基类的析构函数具有不同的实现，也可以使用 override 来表明派生类的析构函数是对基类析构函数的重写。

这是因为在析构函数调用链中，析构函数的调用是基于对象的动态类型来确定的。当通过基类指针或引用删除一个派生类对象时，如果基类的析构函数被声明为虚函数，那么实际上会调用派生类的析构函数，从而正确执行对象的析构过程，包括派生类和基类的析构函数。

通过在派生类中使用 override 关键字，可以明确表明派生类的析构函数是对基类析构函数的重写，以确保在析构对象时正确调用派生类和基类的析构函数。这样可以避免出现潜在的内存泄漏或对象不正确释放的问题。

虽然基类的析构函数和派生类的析构函数的功能可能不同，但是这并不影响它们的 override 关系。这是因为 override 关系只考虑函数的签名（包括函数名、参数类型和数量、以及 const 属性等），并不考虑函数的具体实现。因此，只要函数签名相同，派生类的函数就可以覆盖基类的函数，无论这两个函数的实现是否相同。

在这种情况下，当我们删除一个通过基类指针指向的派生类对象时，由于基类的析构函数是虚函数，程序会首先调用派生类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。这就确保了派生类的资源能够被正确释放。


class Base
{
public:
    ...
 
    virtual ~Base()
    {
        cout<< "Base::~Base()" << endl;
    }
};
 
class SubClass : public Base
{
public:
    ...
    
    virtual ~SubClass()
    {
        /*派生类析构函数的特定实现*/
        cout << "SubClass::~SubClass()" << endl;
    }
};
 
int main()
{
    cout << "---------------" << endl;
 
    Base *testPtr = new SubClass();
    delete testPtr; //正确调用SubClass和Base的析构函数
    
    cout << "---------------" << endl;
 
    return 0;
 
}

输出结：

5.2. 基类的析构函数和派生类的析构函数的函数签名是相同的吗

对于析构函数来说，基类和派生类的析构函数名是相同的（即都是类名前加 “~”），并且析构函数不接受任何参数，因此我们可以说它们的"签名"是相同的。

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