第16.7章 `override` 关键字

1. 唯一需要 `virtual` 的一页

override 是本章唯一离开 virtual 就没有意义的关键字：它标记一个覆盖基类虚函数的函数，而基类函数不是虚的就没有东西可覆盖。所以本页只声明一个虚函数、在派生类那个函数上写 override，然后就到此为止。调用如何被分派 —— vtable、动态类型、为什么 virtual 要花每个对象一个指针 —— 都在第18章。

在机制之前先学这个注解是有好处的。忘记写 override 是 C++ 里最容易制造、也最难发现的 bug 之一：派生函数能编译，把基类函数隐藏掉，然后程序一直跑的是基类版本。

2. 规则

基类函数声明为 virtual；那是唯一需要这个词的地方。
派生类里每个覆盖函数都在声明末尾写 override，写在 const 之后、noexcept/throws 之前。
派生类不重复 virtual。它仍然是虚的 —— 虚性是继承来的 —— 写第二遍毫无收益，只会暗示作者自己也不确定。


struct shape
{
	[[nodiscard]] virtual ::std::string_view name() const noexcept { return "shape"; }
	[[nodiscard]] ::std::string_view category() const noexcept { return "polygon"; }
	virtual ~shape() noexcept = default;
};

struct square : shape
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept override { return "square"; }
};

struct unit_square final : square
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept override { return "unit square"; }
};

name() 是虚的，所以通过 shape const& 的调用会走到最派生的覆盖版本；category() 不是虚的，所以同一个调用无论对象真实类型是什么，跑的都是 shape::category()。这个对比就是第18章的全部内容，一行说完。

3. `override` 买到了什么：三个错误变成编译错误

override 是在要求编译器证明这个函数确实覆盖了什么。证明不了，就编译不过。没有这个关键字，下面三个程序都会安安静静编译成功然后行为错误。

在非虚基类函数上写了它


struct base
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept { return "base"; }   // not virtual
};

struct derived : base
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept override { return "derived"; }
};


error: ‘std::string_view derived::name() const’ marked ‘override’, but does not override

签名差一点点


struct base2
{
	[[nodiscard]] virtual ::std::string_view name() const noexcept { return "base"; }
	virtual ~base2() noexcept = default;
};

struct derived2 : base2
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() noexcept override { return "derived"; }   // missing const
};


error: ‘std::string_view derived2::name()’ marked ‘override’, but does not override

第二种才危险。去掉 const、再去掉 override，编译器一个字都不说：derived2 声明了一个新函数，基类的 name() 原地不动，所有通过基类引用的调用继续打印 base。

从 `final` 的东西派生


struct base3 final { /* ... */ };
struct derived3 : base3 { /* ... */ };


error: cannot derive from ‘final’ base ‘base3’ in derived type ‘derived3’

final 写在类上就是禁止从它派生；写在虚函数上就是禁止再被覆盖。两者都是编译器会强制执行的文档，在写得好的层次结构里它们和 override 是邻居。

4. 完整程序


#include <fast_io.h>
#include <string_view>
#include <type_traits>

struct shape
{
	[[nodiscard]] virtual ::std::string_view name() const noexcept { return "shape"; }
	[[nodiscard]] ::std::string_view category() const noexcept { return "polygon"; }
	virtual ~shape() noexcept = default;
};

struct square : shape
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept override { return "square"; }
};

struct unit_square final : square
{
	[[nodiscard]] ::std::string_view name() const noexcept override { return "unit square"; }
};

int main()
{
	try
	{
		unit_square u{};
		shape const &r{u};

		::fast_io::io::println("r.name()=", r.name());
		::fast_io::io::println("r.category()=", r.category());
		::fast_io::io::println("is_polymorphic<shape>=", ::std::is_polymorphic_v<shape>);
		::fast_io::io::println("sizeof(shape)=", sizeof(shape), " sizeof(square)=", sizeof(square));
	}
	catch throws (::std::error e)
	{
		::fast_io::io::perrln(e);
	}
}

输出：


r.name()=unit square
r.category()=polygon
is_polymorphic<shape>=1
sizeof(shape)=8 sizeof(square)=8

r.name() 打印的是 unit square，尽管 r 是 shape const&：那就是虚调用。r.category() 对同一个对象打印 polygon：那就是非虚调用。is_polymorphic_v 是 true 因为类里有虚函数，而 sizeof(shape) 变成 8，因为它现在带着一个指向 vtable 的指针。

5. 本章不用它做什么

不用来持有基类指针。要通过基类指针删除的 vector<shape*> 需要 virtual ~shape() 和严格的归属管理；第18章两件都讲。本章这种非虚层次结构的规则是：根本不通过基类指针持有对象。
不在构造/析构函数里用虚调用。构造期间对象还只是基类对象，派生覆盖够不到。这就是第16.2章说“派生类的函数体帮不上基类的忙”的原因。
不用它作为设计的默认。类型集合在编译期已知时，模板或 ::std::variant 更快；集合是开放的时，第15.10章的类型擦除根本不需要基类。

6. 经验法则

每个覆盖函数都写 override，永远，没有例外。
派生类里永远不写 virtual，而是写 override。
除非你就是设计来被继承的，否则把类标成 final；再覆盖一次就是 bug 时，把那个虚函数标成 final。
override 写在 const 之后、noexcept/throws 之前：name() const noexcept override —— 顺序就是本书用的 const noexcept override。
任何通过基类指针删除的代码之前，基类析构函数必须是 virtual （而且仍然是 noexcept）。

第16.7章 override 关键字

1. 唯一需要 virtual 的一页