C++ override 与 final

在 C++11 标准中，新增了 override 和 final 两个非常实用的说明符，专门用来辅助我们管理类的继承与虚函数重写。

简单来说，override 用来让编译器检查虚函数的重写格式是否正确，防止手误写错参数或漏掉 const。而 final 则用来给虚函数或类 “封顶”，禁止后续的子类继续重写某个函数或继续继承某个类。

使用 override 检查重写

在前面学习函数重写时我们知道，派生类函数的名称、参数列表、返回值类型以及末尾的 const 修饰都必须与基类完全一致。如果不小心写错了参数或漏掉了 const，编译器默认并不会报错，而是把它当成另一个新函数，导致多态悄悄失效。

为了避免这种隐蔽的错误，我们可以在派生类重写虚函数时，在函数声明末尾加上 override（重写）说明符。它相当于明确告诉编译器：“我这个函数就是要重写基类的同名虚函数，请帮我检查格式是否匹配。”

语法：

返回值类型 函数名(参数列表) override {
    // 函数体
}

说明：

override 紧跟在函数参数列表的后面、左花括号 { 或声明分号 ; 的前面。如果成员函数本身带有 const 修饰，那么 override 要固定写在 const 的后面，比如 void draw() const override。

加上 override 之后，只要该函数确实与基类中的某个虚函数完全匹配，代码就能正常通过编译。一旦格式不匹配，或者基类里根本没有对应的虚函数，编译器就会直接报错。

示例 1：使用 override 重写虚函数

#include <iostream>

class Control {
public:
    virtual void draw() {
        std::cout << "绘制基础控件\n";
    }
};

class Button : public Control {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "绘制按钮控件\n";
    }
};

int main() {
    Button btn;
    Control& ctrl = btn;
    ctrl.draw();
    return 0;
}

运行结果如下。

绘制按钮控件

分析：

在这个例子中，派生类 Button 通过 void draw() override 重写了基类 Control 中的虚函数 draw()。由于函数名、参数列表和返回值类型都与基类完全一致，代码顺利通过编译，并在运行时输出 “绘制按钮控件”。

在实际开发中，只要派生类函数末尾加上了 override，函数前面就不需要再重复写 virtual 了。对于这个例子来说，下面 2 种方式是等价的：

// 方式 1（推荐）
void draw() override;

// 方式 2
virtual void draw() override;

其中，方式 1 省去了开头多余的 virtual，代码看起来更加简洁，平时我们优先使用方式 1 即可。

另外，类的虚析构函数同样支持 override。只要基类声明了虚析构函数 virtual ~Control() = default;，派生类就可以写成 ~Button() override = default;，交由编译器一并检查。

那如果不小心写错了函数格式，override 是怎么帮我们找出错误的呢？请看下面例子。

示例 2：格式不匹配触发报错

#include <iostream>

class Control {
public:
    virtual void draw() const {
        std::cout << "绘制基础控件\n";
    }
};

class Button : public Control {
public:
    // 漏写 const，编译报错
    void draw() override {
        std::cout << "绘制按钮控件\n";
    }
};

int main() {
    Button btn;
    return 0;
}

运行结果如下。

（报错）error: 'void Button::draw()' marked 'override', but does not override

分析：

从上面的报错信息可以看到，Button::draw() 虽然标记了 override，但实际上并没有重写任何基类函数。原因就在于基类的 draw() const 末尾带有 const，而派生类的 draw() 漏写了 const。

如果不加 override，这段代码不会报编译错误，而是会退化成函数隐藏，等到运行时才会发现多态失效。加上 override 之后，不管小伙伴们是漏写了 const、写错了参数类型，还是拼错了函数名，编译器都会第一时间报错提醒。

使用 final 禁止重写虚函数

有时候，某个虚函数在当前派生类中完成重写后，我们希望把它的实现固定下来，不允许更下一层的子类再继续修改它。遇到这种需求，我们可以在该虚函数的声明末尾加上 final（最终）说明符。

语法：

返回值类型 函数名(参数列表) override final {
    // 函数体
}

说明：

当派生类既要重写基类的虚函数，又要禁止自己的子类继续重写该函数时，虽然只写 final 在语法上也行得通，但平时我们更推荐连起来写成 override final。其中，override 负责检查当前重写是否成功，final 负责禁止后续子类继续重写。

示例 3：禁止子类继续重写函数

#include <iostream>

class Control {
public:
    virtual void draw() {
        std::cout << "绘制基础控件\n";
    }
};

class Button : public Control {
public:
    // 禁止子类继续重写 draw()
    void draw() override final {
        std::cout << "绘制标准按钮\n";
    }
};

class RoundButton : public Button {
public:
    // 重写 final 函数会编译报错
    void draw() override {
        std::cout << "绘制圆角按钮\n";
    }
};

int main() {
    RoundButton btn;
    return 0;
}

运行结果如下。

（报错）error: virtual function 'virtual void RoundButton::draw()' overriding final function

分析：

void draw() override final 这句代码在 Button 类中把 draw() 的实现固定了下来。当下一层的子类 RoundButton 尝试继续重写该函数时，编译器就会直接报错，提示不能重写已标记为 final 的虚函数。

需要注意的是，给某个虚函数加上 final，只是禁止子类重写这一个函数，并不会阻止类的继承。也就是说，RoundButton 依然可以正常继承 Button 类，并在内部添加其他成员函数。

使用 final 禁止类被继承

除了用在虚函数后面，final 还可以直接写在类名的后面，用来禁止其他类继承当前这个类。

语法：

class 类名 final {
    // 类成员
};

说明：

修饰类时，final 紧跟在类名的后面，表示这个类已经是继承链的终点，不允许任何其他类再把它当作基类去继承。

如果这个类本身还继承了其他基类，那么 final 要写在当前类名的后面、英文冒号（:）的前面，也就是写成 class 派生类名 final : public 基类名。

示例 4：禁止类被继续继承

#include <iostream>

class Control {
public:
    virtual void draw() {
        std::cout << "绘制基础控件\n";
    }
};

// 禁止其他类继承 Button
class Button final : public Control {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "绘制标准按钮\n";
    }
};

// 继承 final 类会编译报错
class RoundButton : public Button {};

int main() {
    Button btn;
    return 0;
}

运行结果如下。

（报错）error: cannot derive from 'final' base 'Button' in derived type 'RoundButton'

分析：

这里 class Button final : public Control 表明 Button 自己依然是 Control 的派生类，可以正常创建对象并参与多态。

但因为 Button 类名后面加上了 final，继承链到这里就结束了。当 RoundButton 尝试继承它时，编译器就会直接报错，提示不能从标记为 final 的基类 Button 派生出新类。