从派生类中删除虚函数

Question

我有一个虚基类函数，在特定派生类中不应该被使用。有没有一种方法可以“删除”它？我当然可以只给它一个空的定义，但我宁愿让其尝试使用时抛出编译时错误。C++11的delete指示符似乎是我想要的，但是……

class B
{
    virtual void f();
};

class D : public B
{
    virtual void f() = delete; //Error
};

编译不通过; 至少在gcc中，明确禁止我删除具有非删除基本版本的函数。还有其他方法可以实现相同的功能吗？

- Matt Phillips

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怎么可能呢？你想在 D *d = new D(); static_cast<B *>(d)->f() 中得到编译器错误吗？ - Bryan Chen

@BryanChen 如果将其转换为指向基类的指针，那么它应该像指向基类的指针一样行动 - 在这种情况下，D::f 仍然会被调用，所以是的。 - Matt Phillips

那种情况下，您会期望什么行为呢？ - Theolodis

@Theolodis 更改了我对Bryan Chen问题的回答，一时忘记了在将指针转换为基类后，派生类函数仍然会被调用。 - Matt Phillips

我认为你误解了 delete 关键字的使用。delete 关键字不是用来从子类中删除方法的，这会违反继承规则。它应该被用来禁用特定的调用（比如复制调用或特定类型参数的调用）。 - Holt

Answer 1

虽然不符合标准，但您可以使用以下两种解决方法来实现类似的行为。

第一种方法是使用using将方法的可见性更改为私有，从而防止其他人使用它。但该解决方案的问题在于，在超类指针上调用该方法不会导致编译错误。

class B
{
public:
    virtual void f();
};

class D : public B
{
private:
    using B::f;
};

到目前为止，我发现在调用 D 方法时获得编译时错误的最佳解决方案是使用继承自 false_type 的通用结构的 static_assert。只要没有人调用该方法，该结构保持未定义，static_assert 就不会失败。

然而，如果调用了该方法，则该结构被定义且其值为 false，因此 static_assert 失败。

如果没有调用该方法，但您尝试在超类指针上调用它，则 D 方法未定义，您会收到一个 undefined reference 编译错误。

template <typename T>
struct fail : std::false_type 
{
};

class B
{
public:
    virtual void f() 
    {
    }
};

class D : public B
{
public:
    template<typename T = bool>
    void
    f()
    {
        static_assert (fail<T>::value, "Do not use!");
    }
};

另一个变通方法是在使用该方法时抛出异常，但这只会在运行时出现问题。

- Theolodis

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不错，但是 B* d = new D(); d->f(); 将会无错误地运行（并且 B::f 会被调用），但这种情况下我希望出现一个错误。 - Matt Phillips

不，我绝不希望调用基类版本。我的回答已在您回答之后更新给Bryan Chen，我希望在这种情况下出现编译器错误。 - Matt Phillips

@MattPhillips 实际上 fail 已经在我的示例中声明和定义了 ;) 请看空的主体 ({})。 - Theolodis

@Zingam 如果你加入 static_assert(false);，它永远不会编译。模板结构只有在使用该方法时才会初始化。 - Theolodis

如果您使用false的static_assert，它将永远无法编译。只有在将代码放入没有人使用的单独头文件中时才能正常工作。然而，我的解决方案允许您无限制地使用B的f()方法，并且仅在您在代码中使用D的f()方法时无法编译。当然，您可以通过http://cpp.sh或类似的最小示例来证明我是错误的。 - Theolodis

Answer 2

标准不允许你在派生类中删除基类的任何成员，有很好的理由：
这样做会破坏继承，特别是“是一个”关系。

由于相关原因，它也不允许派生类定义在基类中已删除的函数：
钩子不再是基类契约的一部分，因此它阻止了您依赖先前不再存在的保证。 如果你想要一些技巧，你可以强制产生错误，但这将只会在链接时而不是编译时发生：
声明成员函数但不定义它（虚拟函数不能保证100%工作）
最好还要查看GCC废弃属性以获得更早的警告。__attribute__ ((deprecated))
有关详细信息和类似MS的魔术，请参见：C++标记为已弃用

- Deduplicator

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好的，对于链接时错误建议加1。我不在意具体使用delete，我只想要这个功能。 - Matt Phillips

实际上，即使从未调用f，执行该操作也会产生“未定义的vtable”错误，如此处所示（http://ideone.com/JW0uKU）。 - Matt Phillips

@MattPhillips：有些编译器/链接器如果某个虚拟方法的实现不存在，它们不会报错。有时这取决于编译器选项。但是，最好的选择始终是弃用。 - Deduplicator

Answer 3

我有一个虚基类函数，特定的派生类不应该使用它。

在某些方面，这是一种矛盾。虚函数的整个目的就是提供基类提供的合同的不同实现。你试图做的是打破这个合同。C++语言旨在防止您这样做。这就是为什么它强制您在实例化对象时实现纯虚拟函数的原因。这也是为什么它不允许您删除合同的一部分的原因。

正在发生的事情是一件好事。它可能会阻止您实施不适当的设计选择。

然而：

有时候创建一个空白实现什么都不做是可以的：

void MyClass::my_virtual_function()
{
    // nothing here
}

或者是一个返回“失败”状态的空白实现：

bool MyClass::my_virtual_function()
{
    return false;
}

这完全取决于您想要做什么。也许如果您能提供更多关于您的目标的信息，其他人可以指导您朝正确的方向前进。

编辑

如果您考虑一下，为了避免为特定的派生类型调用函数，调用者需要知道它正在调用的类型。调用基类引用/指针的整个重点在于您不知道哪个派生类型将接收调用。

- Galik

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调用基类的整个目的是为了通用情况，但并非总是如此；如果总是这样，C++语言就不会包含“static_cast”和“dynamic_cast”。有时候，派生类的身份对于调用代码很重要，而这就是其中之一。 - Matt Phillips

有时候直接处理派生类确实很重要。这正是 dynamic_cast 的用途。但是，这时您不再调用基类引用/指针，因此我的陈述并不完全适用。但我希望它能回答您的问题，为什么不允许这样做。 - Galik

Answer 4

你可以在派生实现中简单地抛出异常。例如，Java集合框架就经常这样做：当对不可变集合执行更新操作时，相应的方法只会抛出UnsupportedOperationException异常。在C++中也可以这样做。

当然，这种方式只能在运行时显示函数的恶意使用，而不能在编译时检测到。但是，在使用虚方法时，由于多态性，你无法在编译时捕获此类错误。例如：

B* b = new D();
b.f();

在这里，你将一个 D 存储在一个 B* 变量中。即使有一种方法可以告诉编译器不允许在 D 上调用 f，编译器也无法在这里报告错误，因为它只看到了 B。

- gexicide

Answer 5

不要玩花招，为什么不直接使用正确的继承呢？

class B { 
  // B is the generalization that provides common members
};

// Then you define appropriate specializations of B to derive from
class C1: public B {};
class C2: public B { 
  virtual void f() = 0;
};

class D: public C1 {
  // Inherits from B, and doesn't inherit void f()
};

- ardnew

Answer 6

我有一个虚基类函数，在特定的派生类中应该永远不会使用。

C++11提供了一个关键字final，可以防止虚函数被覆盖。

请看：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/final。

class B
{
  virtual void f() final;
};

class D : public B
{
  // virtual void f();  // a compile-time error
  // void f() override; // a compile-time error
  void f(); // non-virtual function, it's ok
};

- sergs

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这只是确保它不被覆盖，但函数仍然被继承。 - Sridhar Thiagarajan