类其实也是一种作用域,每个类都会定义它自己的作用域,在这个作用域内我们再定义类的成员,这一点已在《类其实也是一种作用域》中讲到。当存在继承关系时,派生类的作用域嵌套在基类的作用域之内,如果一个名字在派生类的作用域内无法找到,编译器会继续到外层的基类作用域中查找该名字的定义。
换句话说,作用域能够彼此包含,被包含(或者说被嵌套)的作用域称为内层作用域(inner scope),包含着别的作用域的作用域称为外层作用域(outer scope)。一旦在外层作用域中声明(或者定义)了某个名字,那么它所嵌套着的所有内层作用域中都能访问这个名字。同时,允许在内层作用域中重新定义外层作用域中已有的名字。
假设 Base 是基类,Derived 是派生类,那么它们的作用域的嵌套关系如下图所示:
派生类的作用域位于基类作用域之内这一事实可能有点出人意料,毕竟在我们的代码中派生类和基类的定义是相互分离的。不过也恰恰因为类作用域有这种继承嵌套的关系,所以派生类才能像使用自己的成员一样来使用基类的成员。
一个类作用域嵌套的例子:
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void func();
public:
int n;
};
void A::func(){ cout<<"www.gamecolg.com"<<endl; }
class B: public A
{
public:
int n;
int m;
};
class C: public B
{
public:
int n;
int x;
};
int main()
{
C obj;
obj.n;
obj.func();
cout<<sizeof(C)<<endl;
return 0;
}
运行结果:
www.gamecolg.com
20
本例中,B 继承自 A,C继承自 B,它们作用域的嵌套关系如下图所示:
obj 是 C 类的对象,通过 obj 访问成员变量 n 时,在 C 类的作用域中就能够找到了 n 这个名字。虽然 A 类和 B 类都有名字 n,但编译器不会到它们的作用域中查找,所以是不可见的,也即派生类中的 n 遮蔽了基类中的 n。
通过 obj 访问成员函数 func() 时,在 C 类的作用域中没有找到 func 这个名字,编译器继续到 B 类的作用域(外层作用域)中查找,仍然没有找到,再继续到 A 类的作用域中查找,结果就发现了 func 这个名字,于是查找结束,编译器决定调用 A 类作用域中的 func() 函数。
这个过程叫做名字查找(name lookup),也就是在作用域链中寻找与所用名字最匹配的声明(或定义)的过程。
对于成员变量这个过程很好理解,对于成员函数要引起注意,编译器仅仅是根据函数的名字来查找的,不会理会函数的参数。换句话说,一旦内层作用域有同名的函数,不管有几个,编译器都不会再到外层作用域中查找,编译器仅把内层作用域中的这些同名函数作为一组候选函数;这组候选函数就是一组重载函数。
说白了,只有一个作用域内的同名函数才具有重载关系,不同作用域内的同名函数是会造成遮蔽,使得外层函数无效。派生类和基类拥有不同的作用域,所以它们的同名函数不具有重载关系。
我们不妨再来回顾一下上节的例子:
#include<iostream>
using namespace std;
//基类Base
class Base
{
public:
void func();
void func(int);
};
void Base::func(){ cout<<"Base::func()"<<endl; }
void Base::func(int a){ cout<<"Base::func(int)"<<endl; }
//派生类Derived
class Derived: public Base
{
public:
void func(char *);
void func(bool);
};
void Derived::func(char *str){ cout<<"Derived::func(char *)"<<endl; }
void Derived::func(bool is){ cout<<"Derived::func(bool)"<<endl; }
int main()
{
Derived d;
d.func("www.gamecolg.com");
d.func(true);
d.func(); //compile error
d.func(10); //compile error
d.Base::func();
d.Base::func(100);
return 0;
}
虽然 Derived 类和 Base 类都有同名的 func 函数,但它们位于不同的作用域,Derived 类的 func 会遮蔽 Base 类的 func。d 是 Derived 类的对象,调用 func 函数时,编译器会先在 Derived 类中查找“func”这个名字,发现有两个,也即void func(char*)和void func(bool),这就是一组候选函数。
执行到第 26、27 行代码时,在候选函数中没有找到匹配的函数,所以调用失败,这时编译器会抛出错误信息,而不是再到 Base 类中查找同名函数。