1  公有繼承

  公有繼承包含兩部分：一是 "介面" (interface)，二是 "實現" (implementation)

  基類 Shape 中，三個成員函式，代表三種繼承方式：

class Shape {
public:
    virtual void Draw() const = 0;    // 1) 純虛擬函式
    virtual void Error(const std::string& msg);  // 2) 普通虛擬函式
    int ObjectID() const;  // 3) 非虛擬函式
};

class Rectangle: public Shape { ... };
 
class Ellipse: public Shape { ... };

1.1  純虛擬函式 (pure virtual)

  純虛擬函式，表示繼承的只是基類成員函式的介面，且要在派生類中重寫該函式的實現

Shape *ps1 = new Rectangle;
ps1->Draw(); // calls Rectangle::Draw

Shape *ps2 = new Ellipse;
ps2->Draw(); // calls Ellipse::Draw

若想呼叫基類的 Draw()，須加上 類作用域操作符 ::

ps1->Shape::Draw(); // calls Shape::draw
 

1.2  普通虛擬函式

  普通虛擬函式，對應在基類中定義一個預設的實現 (default implementation)，表示繼承的是基類成員函式的介面和預設的實現，由派生類自行選擇是否重寫該函式。

實際上，允許普通虛擬函式同時繼承介面和預設實現是危險的。 如下, ModelA 和 ModelB 是 Airplane 的兩種飛機型別，且二者的飛行方式完全相同

class Airplane {
public:
    virtual void Fly(const Airport& destination);
};
class ModelA: public Airplane { ... };
 
class ModelB: public Airplane { ... };

  這是典型的面向物件設計，兩個類共享一個特性 -- Fly，則 Fly 可在基類中實現，並由兩個派生類繼承之

現增加一個新的飛機型號 ModelC，其飛行方式與 ModelA，ModelB 並不相同，假如不小心忘了在 ModelC 中重寫新的 Fly 函式

class ModelC: public Airplane {
    ... // no fly function is declared
};

  則呼叫 ModelC 中的 fly 函式，就是呼叫 Airplane::Fly，但是 ModelC 的飛行方式和預設的並不相同

Airplane *pa = new ModelC;
pa->Fly(Qingdao); // calls Airplane::fly!

  這就是前面所說的，普通虛擬函式同時繼承介面和預設實現是危險的，最好是基類中實現預設行為 (behavior)，但只有在派生類要求時才提供該預設行為

1.2.1  方法一 

  一種方法是 純虛擬函式 + 預設實現，因為是純虛擬函式，所以只有介面被繼承，其預設的實現不會被繼承。派生類要想使用該預設的實現，必須顯式的呼叫

class Airplane {
public:
    virtual void Fly(const Airport& destination) = 0;
};

void Airplane::Fly(const Airport& destination)
{ 
    // a pure virtual function default code for flying an airplane to the given destination
}

class ModelA: public Airplane {
public:
    virtual void Fly(const Airport& destination) { Airplane::Fly(destination); }
};

  這樣在派生類 ModelC 中，即使一不小心忘記重寫 Fly 函式，也不會呼叫 Airplane 的預設實現

class ModelC: public Airplane {
public:
    virtual void Fly(const Airport& destination);
};

void ModelC::Fly(const Airport& destination)
{
    // code for flying a ModelC airplane to the given destination
}

1.2.2  方法二 

  可以看到，上面問題的關鍵就在於，一不小心在派生類 ModelC 中忘記重寫 fly 函式，C++11 中使用關鍵字 override，可以避免這樣的“一不小心”

1.3  非虛擬函式

  非虛成員函式沒有 virtual 關鍵字，表示派生類不但繼承了介面，而且繼承了一個強制實現 (mandatory implementation)

 既然繼承了一個強制的實現，則在派生類中，無須重新定義 (redefine) 繼承自基類的成員函式，如下：

  使用指標呼叫 ObjectID 函式，則都是呼叫的 Shape::ObjectID()

Rectangel rc; // rc is an object of type Rectangle

Shape *pB = &rc; // get pointer to rc
pB->ObjectID(); // call ObjectID() through pointer

Rectangle *pD = &rc; // get pointer to rc
pD->ObjectID(); // call ObjectID() through pointer

如果在派生類中重新定義了繼承自基類的成員函式 ObjectID 呢？

class Rectangel : public Shape {
public:
    int ObjectID() const; // hides Shape::ObjectID
};

pB->ObjectID(); // calls Shape::ObjectID()
pD->ObjectID(); // calls Rectagle::ObjectID()

  此時，派生類中重新定義的成員函式會 “隱藏” (hide) 繼承自基類的成員函式

  這是因為非虛擬函式是 “靜態繫結” 的，pB 被宣告的是 Shape* 型別的指標，則通過 pB 呼叫的非虛擬函式都是基類中的，既使 pB 指向的是派生類

 與“靜態繫結”相對的是虛擬函式的“動態繫結”，即無論 pB 被宣告為 Shape* 還是 Rectangle* 型別，其呼叫的虛擬函式取決於 pB 實際指向的物件型別

 2  重寫 (override)

  在 1.2.2 中提到 override 關鍵字，可以避免派生類中忘記重寫虛擬函式的錯誤

  下面以重寫虛擬函式時，容易犯的四個錯誤為例，詳細闡述之

class Base {
public:
    virtual void mf1() const;
    virtual void mf2(int x);
    virtual void mf3() &;
    void mf4() const;    // is not declared virtual in Base
};

class Derived: public Base {
public:
    virtual void mf1();        // declared const in Base, but not in Derived.
    virtual void mf2(unsigned int x);    // takes an int in Base, but an unsigned int in Derived
    virtual void mf3() &&;    // is lvalue-qualified in Base, but rvalue-qualified in Derived.
    void mf4() const;        
};

  在派生類中，重寫 (override) 繼承自基類成員函式的實現 (implementation) 時，要滿足如下條件：

  一虛：基類中，成員函式宣告為虛擬的 (virtual)

  二容：基類和派生類中，成員函式的返回型別和異常規格 (exception specification) 必須相容

  四同：基類和派生類中，成員函式名、形參型別、常量屬性 (constness) 和 引用限定符 (reference qualifier) 必須完全相同

  如此多的限制條件，導致了虛擬函式重寫如上述程式碼，極容易因為一個不小心而出錯

  C++11 中的 override 關鍵字，可以顯式的在派生類中宣告，哪些成員函式需要被重寫，如果沒被重寫，則編譯器會報錯。

class Derived: public Base {
public:
    virtual void mf1() override;
    virtual void mf2(unsigned int x) override;
    virtual void mf3() && override;
    virtual void mf4() const override;
};

  這樣，即使不小心漏寫了虛擬函式重寫的某個苛刻條件，也可以通過編譯器的報錯，快速改正錯誤

class Derived: public Base {
public:
    virtual void mf1() const override;  // adding "virtual" is OK, but not necessary
    virtual void mf2(int x) override;
    void mf3() & override;
    void mf4() const override; 
}; 

小結：

1)  公有繼承

　　純虛擬函式      => 繼承的是：介面 (interface)

　　普通虛擬函式   => 繼承的是：介面 + 預設實現 (default implementation)

　　非虛成員函式 =>繼承的是：介面 + 強制實現 (mandatory implementation)

2)  不要重新定義一個繼承自基類的非虛擬函式 (never redefine an inherited non-virtual function)

3)  在宣告需要重寫的函式後，加關鍵字 override

參考資料：

 <Effective C++_3rd> item 34, item 36

 <Effective Modern C++> item 12