C++中的虛函數重載

2021-02-21 小米開放平臺

 林洋

MIUI部門

負責recovery模式，ota升級


問題現象

在一次修改代碼過程中踩的坑，下來研究了一下，發現C++中虛函數重載後會產生很多有意思的情況，在這裡總結了一下。

C++中有重載（overload）和重寫（override）以及重定義這幾個概念。

1 overload：指的是相同作用域中的兩個函數的函數名相同，但參數列表的個數、順序、類型不同。而override指的是子類中重新定義的父類的虛函數；
2 override：overload要求兩個函數的參數列表必須不同，但是不要求這兩個函數必須是虛函數。而override要求必須是虛函數且父類的虛函數必須有virtual關鍵字，函數的參數列表和返回值也必須相同。子類中override的虛函數的訪問修飾符可以不同；
3 重定義也是描述分別位於父類與子類中的同名函數的，但返回值可以不同。如果參數列表不同，這時子類中重定義的函數不論是否有virtual關鍵字，都會隱藏父類的同名函數。

如果參數列表相同，但父類中的同名函數沒有virtual關鍵字修飾，此時父類中的函數仍然被隱藏。

虛函數的典型用法是：

程序的輸出是：

那麼如果虛函數之間又發生了overload，會出現什麼情況？
我們先看最簡單的情況：

編譯上面的代碼，會發生如下錯誤：

這就是因為父類中虛函數的參數列表已經發生變化，這時不論子類中重定義的函數不論是否有virtual關鍵字，都會隱藏父類的同名函數。這時子類中只是重定義了一個自己的函數virtual void f()，而並沒有override父類中對應的虛函數。
p2是一個指向Base類型的指針，根據虛函數的特性，對p2→f();的處理取決於是否override了父類的虛函數，如果沒有，仍然會調用調用父類中被override的虛函數，但是現在父類中的函數已經成為了virtual void f(int)，因此在執行p2→f()時會由於缺少輸入參數而出現上述錯誤。

為了證明上述論斷，可以在執行p2→f()時傳入參數來判斷：

這時可以通過編譯，執行結果為

可以看到，子類自己定義的virtual void f()其實是父類的virtual void f(int)的一個重定義的函數，這時儘管p2實際指向了一個Derived對象，但由於沒有override父類對應的虛函數，在執行 p2→f(2)時將執行父類的virtual void f(int)。
也可以這樣修改：

因為父類中定義了可被子類override的函數，所以這時執行p2→f()又會重新執行子類的virtual void f()：

我們甚至還可以這樣驗證：

這時輸出仍然為

這說明如果通過指向父類的指針，調用虛函數時，如果子類重定義了該虛函數（參數列表發生變化），則實際調用的仍是父類中的虛函數。
上面都是通過指向父類的指針來調用虛函數的，那麼如果通過指向子類的指針調用虛函數會發生什麼：

這時輸出就變為了：

這說明，如果通過指向子類的指針調用虛函數，並且子類重定義了父類的虛函數，這時實際調用的就將是子類中的虛函數。

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