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[C++] 名称查找

[C++] 名称查找

作者: 何幻 | 来源:发表于2017-05-06 14:30 被阅读48次

1. 本地名称和全局名称

我们都知道在诸如这般的代码中:

// global变量
int x;
void someFunc(){

    // local变量
    double x;

    // 读一个新值赋予local变量x
    std::cin >> x;
}

这个读取数据的语句指涉的是local变量x,而不是global变量x,
因为内层作用域的名称会遮掩(遮蔽)外围作用域的名称。

当编译器处于someFunc的作用域内并遭遇名称x时,
它在local作用域内查找是否有什么东西带着这个名称,
如果找到就不再找其他作用域。
本例的someFunc的x是double类型而global x是int类型,但那不要紧。
C++的名称遮掩规则(name-hiding rule)所做的唯一事情就是,遮掩名称。
至于名称是否应和相同或不同的类型,并不重要。

本例中一个名为x的double遮掩了一个名为x的int。

2. 子类中的名称和父类中的名称

现在导入继承,我们知道,当位于一个derived class成员函数内指涉(refer to) base class内的某物(也许是个成员函数,typedef,或成员变量)时,
编译器可以找出我们所指涉的东西,因为dervied class继承了声明于base class内的所有东西。
实际运作方式是,derived class作用域被嵌套在base class作用域内。

class Base{
private:
    int x;

public:
    virtual void mf1() = 0;
    virtual void mf2(); 
    void mf3();
    ...
};

class Dervied: public Base{
public:
    virtual void mf1();
    void mf4();
    ...
};

此例内含一组混合了public和private名称,以及一组成员变量和成员函数名称。
这些成员函数包括pure virtual,impure virtual和non-virtual三种,
这是为了强调我们谈的是名称,和其他无关。
这个例子也可以加入各种名称类型,例如enum,nested class和typedef。
整个讨论中唯一重要的是这些东西的名称,至于这些东西是什么并不重要。
本例使用单一继承,然而一旦了解单一继承下发生的事,很容易就可以推想C++在多重继承下的行为。

假设dervied class内的mf4的实现码部分像这样:

void Derived::mf4(){
    ...
    mf2();
    ...
}

当编译器看到这里使用名称mf2,必须估算它指涉(refer to)什么东西。
编译器的做法是查找各作用域,看看有没有某个名为mf2的声明式。

首先查找local作用域(也就是mf4覆盖的作用域),在那没找到任何东西名为mf2,
于是查找其外围作用域,也就是class Derived覆盖的作用域,还是没找到任何东西名为mf2,于是再往外围移动,本例为Base class。
在那儿编译器找到一个名为mf2的东西了,于是停止查找。

如果Base内还是没有mf2,查找动作便继续下去,
首先找内含Base的那个namespace的作用域(如果有的话),最后往global作用域找去。

3. 遮掩父类名称

再次考虑前一个例子,这次让我们重载mf1和mf3,并且添加一个新版mf3到Dervied去。
Derived重载了mf3,那是一个继承而来的non-virtual函数,
这会使整个设计立刻显得疑云重重。
但为了充分认识继承体系内的“名称可视性”,我们暂时安之若素。

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();
    ...
};

这段代码的行为会让每一位第一次面对它的C++程序员大吃一惊。
以作用域为基础的“名称遮掩规则”并没有改变,因此base class内所有名为mf1和mf3的函数都被derived class内的mf1和mf3函数遮掩掉了。
从名称查找观点来看,Base::mf1Base::mf3不再被Derived继承。

Derived d;
int x;
...

// 没问题,调用Derived::mf1
d.mf1();

// 错误,因为Derived::mf1遮掩了Base::mf1
d.mf1(x);

// 没问题,调用Base::mf2
d.mf2();

// 没问题,调用Derived::mf3
d.mf3();

// 错误,因为Derived::mf3遮掩了Base::mf3
d.mf3(x);

如你所见,上述规则都适用,即使base class和derived class内的函数有不同的参数类型也适用,
而且不论函数是virtual或non-virtual一体适用。
这和上文一开始展示的道理相同,当时函数someFunc内的double x遮掩了global作用域内的int x,
如今Derived内的函数mf3遮掩了一个名为mf3但类型不同的Base函数。

4. using声明

不幸的是,你通常会想继承重载函数,
实际上,如果你正在使用public继承而又不继承那些重载函数,就是违反了base和derived class之间的is-a关系,
而is-a关系是public继承的基石。
因此,你几乎总会想要推翻(override)C++对“继承而来的名称”的缺省遮掩行为。

你可以使用using声明式达成目标:

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:
    // 让Base class内名为mf1和mf3的所有东西,
    // 在Derived作用域内都可见(并且public)
    using Base::mf1;
    using Base::mf3;

    virtual void mf1();
    void mf3();
    void mf4();
    ...
};

现在继承机制一如往昔的运作:

Derived d;
int x;
...

// 仍然没问题,仍然调用Derived::mf1
d.mf1();

// 现在没问题了,调用Base::mf1
d.mf1(x);

// 仍然没问题,仍然调用Base::mf2
d.mf2();

// 没问题,调用Derived::mf3
d.mf3();

// 现在没问题了,调用Base::mf3
d.mf3(x);

这意味如果你继承base class并加上重载函数,而你又希望重新定义或覆写(推翻)其中一部分,
那么你必须为那些原本会被遮掩的每个名称引入一个using声明式,否则某些你希望继承的名称会被遮掩。


Effective C++ - P156

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