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C++类成员函数重写、覆盖与隐藏

java 2025/7/14 20:13:43

在 C++ 继承中，重写（Override）、覆盖（Hide / 隐藏（Shadow） 是与函数继承相关的三个重要概念。尽管它们都涉及子类和父类中同名函数的行为，但它们的定义、用途和效果完全不同。本文档将详细介绍这三个概念的区别、代码示例以及最佳实践。

一、核心区别

术语	英文名	是否需要虚函数	签名是否一致	是否支持多态	典型场景
重写	Override	是	是	是	实现多态，动态绑定
覆盖/隐藏	Hide/Shadow	否或签名不同	否	否	子类定义同名函数，隐藏父类版本

二、详细说明与示例

1. 重写（Override）

定义：子类重新定义父类的虚函数（virtual），签名（函数名、参数列表、返回类型）必须完全一致，用于实现运行时多态（动态绑定）。

特点：

必须在父类中声明为 virtual。
子类函数可使用 override 关键字（C++11 引入，推荐使用）确保正确重写。
通过基类指针或引用调用时，根据对象的实际类型执行子类或父类的实现。

代码示例：

#include <iostream>class Base {
public:virtual void show() {std::cout << "Base show()" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void show() override {std::cout << "Derived show()" << std::endl;}
};int main() {Base* ptr = new Derived();ptr->show(); // 输出：Derived show()ptr->Base::show(); // 输出：Base show()delete ptr;return 0;
}

说明：

ptr 指向 Derived 对象，调用 show() 时执行子类的实现，体现多态。
使用 override 关键字可避免签名错误，编译器会检查是否正确重写。

2. 覆盖/隐藏（Hide/Shadow）

定义：子类定义了一个与父类同名但签名不同（或非虚函数）的函数，导致父类的同名函数被“隐藏”。这不是多态，而是静态行为。

特点：

不需要父类函数是虚函数。
子类函数签名可以与父类不同（参数列表或返回类型不同）。
通过子类对象调用时，只调用子类的版本；通过父类指针/引用调用时，调用父类的版本。
隐藏会影响所有父类的同名函数版本（包括重载版本）。

代码示例 1：非虚函数的隐藏

#include <iostream>class Base {
public:void show() {std::cout << "Base show()" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void show() { // 隐藏父类的 show()std::cout << "Derived show()" << std::endl;}
};int main() {Derived d;d.show(); // 输出：Derived show()Base* ptr = &d;ptr->show(); // 输出：Base show()（无多态）return 0;
}

代码示例 2：签名不同导致隐藏

#include <iostream>class Base {
public:virtual void show(int x) {std::cout << "Base show(int): " << x << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void show() { // 隐藏父类的 show(int)std::cout << "Derived show()" << std::endl;}
};int main() {Derived d;d.show(); // 输出：Derived show()// d.show(10); // 错误：Base::show(int) 被隐藏Base* ptr = &d;ptr->show(10); // 输出：Base show(int): 10return 0;
}

解决隐藏问题：

使用 using Base::show; 在子类中引入父类的函数，恢复被隐藏的重载版本。

class Derived : public Base {
public:using Base::show; // 恢复父类的 show(int)void show() {std::cout << "Derived show()" << std::endl;}
};或者
d.Base::show(10); // 输出：Base show()//无论是 重写（Override）、隐藏（Hide） 还是其他情况，都可以通过 Base:: 显式指定作用域 来调用父类的函数。这是 C++ 中访问被覆盖或隐藏的基类成员的一种直接方式。

三、总结与对比

特性	重写 (Override)	覆盖/隐藏 (Hide/Shadow)
虚函数要求	必须是 `virtual`	不需要
签名要求	必须完全一致	可以不同
多态性	支持（动态绑定）	不支持（静态绑定）
调用行为	由对象实际类型决定	由指针/引用类型决定
典型问题	忘记 `virtual` 或签名不匹配	意外隐藏父类函数
解决方法	使用 `override` 检查	使用 `using` 恢复父类函数