修改重写方法的特征
在大多数情况下,我们重写(override)一个 virtual 方法是为了改变它的实现。然后,有时我们却想改变该 virtual 方法的其他的特征,这往往会带来一系列问题。
1)改变方法的返回值类型
通常,子类在重写方法时,要保持与父类一致的函数原型,方法的实现可以改变,但是原型需要保持不变。
然而,事实却并非如此。在C++中,如果父类的 virtual 方法的返回值类型是某个类(假定为类A)的指针或者引用,那么在子类中 override 该方法时,可以将其返回值改变为子类(类A的子类)的指针或者引用。这就是所谓的协变返回类型(covariant return types)。当父类与子类工作在 parallel hierarchy 中时,这个 feature 将会派上用场。注意,parallel hierarchy 是指,一个层次结构与另一个层次结构没有相交,但是存在联系。
我们来考虑一个樱桃果园模拟程序,如下图所示,就是一个parallel hierarchy ,
现在假定 Cherry Tree 类有一个 pick() 方法,这个方法的功能是从树上摘下一个樱桃:
很自然,在 BingCherryTree 子类中,我们会想 override 该 pick() 方法。由于 BingCherry 是一个 Cherry,在下面的代码中,我们可以使方法的原型保持不变。BingCherry指针将自动转换为 Cherry 指针(向上转型)。
以上的实现很好,但是,能不能更进一步呢?因为我们知道,BingCherryTree 返回的实际上是一个更为具体的BingCherry,因此,我们可以通过修改返回值类型(将 Cherry * 修改为 BingCherry *)向BingCherryTree 类的用户指明这一点,如下所示:
这里一个好的方法来判断是否可以在重写方法时改变其返回值类型:我们可以考虑在修改返回值类型后,原来已有的代码是否仍然可以良好运行。在之前的示例中,修改返回值类型没有问题,因为假定 BingCherryTree 类的 pick() 方法总是返回 Cherry * 的代码仍然可以成功编译并正常运行。道理很简单,BingCherry 是一个 Cherry,在返回 Cherry * 的地方返回 BingCherry * 总是没有问题的。
需要注意的是,我们不能在重写方法时,将返回值类型修改为完全不想关的类型,例如 void *。
小结:对于父类中的某个 virtual 方法,只要子类中某个方法与该 virtual 方法的名字以及参数列表完全相同,那么编译器即认为子类将 override 该方法,此时如果返回值类型兼容,那么没有问题,如果不兼容,编译器将会报错。
2) 修改方法的参数
如果在子类的定义中使用父类 virtual 方法的名称,但参数与父类中同名方法的参数不同,那么这不是在 override 父类的方法,而是在创建一个新方法。而父类原始的同名方法将被隐藏。
当然,我们可以使用一种较为晦涩的技术兼顾被隐藏的方法,那就是使用 using 关键字。
小结:对于非虚方法,只要重名即为隐藏。对于 virtual 方法,名字以及参数完全一样则认为子类试图 override 父类方法,如果返回值类型兼容则 override 成功,返回值类型不兼容,则报错。
3) The override keyword(C++11)
有的时候,我们本意是想 override 父类的一个 virtual 方法,但是可能一不小心,就变成隐藏父类的 virtual 方法了。来看以下例子:
我们可以通过引用来调用 Method() 方法,如下所示:
代码将正确地调用 Sub 类重写的 Method()。现在假定 override Method() 时,我们使用了int(而非double,如此一来,改变了参数类型,不再时override),如下所示:
显然,以上代码并没有 override Method() 方法,而是创建了一个新的 virtual 方法(隐藏了父类的 Method() 方法)。如果我们仍然试图像刚刚一样去调用 Method(),将会调用的是 Super 的 Method(),而非 Sub 类中定义的那个方法(多态)。
如果我们在实际的工程中,由于需求变更而修改了父类的某个 virtual 方法的函数原型,而此时却没有相应改变子类的实现。那么实际在子类中就是创建了一个新的 virtual 方法(同时,隐藏了父类的 virtual 方法),而不是 override 了父类的 virtual 方法。
此时,根据 C++11 标准,我们可以采用 override 关键字来避免这种情况,如下所示:
Sub 的定义将导致编译器报错,因为 override 关键字表明我们要重写 Super 类的 Method() 方法,但在 Super 类中的 Method() 方法参数为 double,因此在子类中并没有实现 override。