C++: オーバーライドできない状況とその理由

仮想関数とオーバーライド

C++では、基底クラスのメソッドを派生クラスで再定義することをオーバーライドと呼びます。オーバーライドは、基底クラスのメソッドが仮想関数である場合にのみ可能です。

仮想関数とは

仮想関数は、基底クラスで宣言され、派生クラスでオーバーライドすることができる関数です。仮想関数は virtual キーワードを使用して宣言されます。

class Base {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

オーバーライドとは

オーバーライドは、派生クラスが基底クラスの仮想関数を再定義することです。オーバーライドされた関数は、基底クラスの関数を隠し、その関数の新しい実装を提供します。

class Derived : public Base {
public:
    void func() override {  // C++11以降では、overrideキーワードを使用して明示的にオーバーライドを示すことが推奨されています。
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

以上が、C++の仮想関数とオーバーライドの基本的な説明です。次のセクションでは、具体的なオーバーライドできない状況とその理由について詳しく説明します。

オーバーライドできない状況

C++では、以下のような状況でオーバーライドができない、またはオーバーライドが期待通りに機能しないことがあります。

非仮想関数のオーバーライド

C++では、非仮想関数はオーバーライドできません。基底クラスの非仮想関数を派生クラスで再定義すると、それは新しい関数として扱われます。

class Base {
public:
    void func() {
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void func() {  // これは新しい関数として扱われます。
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

シグネチャの不一致

関数のシグネチャ(関数名、引数の型と数、const修飾子)が基底クラスの仮想関数と一致しない場合、オーバーライドはできません。

class Base {
public:
    virtual void func(int x) {
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void func(double x) {  // 引数の型が異なるため、オーバーライドではなく新しい関数として扱われます。
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

以上が、C++でオーバーライドできない状況の一部です。次のセクションでは、C++11のoverridefinalキーワードについて詳しく説明します。

C++11のoverrideとfinalキーワード

C++11では、overridefinalという2つの新しいキーワードが導入されました。これらのキーワードは、オーバーライドの挙動をより明確にし、コードの可読性と安全性を向上させます。

overrideキーワード

overrideキーワードは、派生クラスの関数が基底クラスの仮想関数をオーバーライドすることを明示的に示します。これにより、コンパイラはオーバーライドの正しさをチェックし、間違いを防ぐことができます。

class Base {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void func() override {  // overrideキーワードを使用してオーバーライドを明示
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

finalキーワード

finalキーワードは、派生クラスが基底クラスの仮想関数をこれ以上オーバーライドできないことを示します。また、クラス自体をfinalにすることで、そのクラスから派生することを防ぐこともできます。

class Base {
public:
    virtual void func() final {  // finalキーワードを使用してこれ以上のオーバーライドを禁止
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class FinalClass final {  // finalキーワードを使用してこれ以上の派生を禁止
    // ...
};

以上が、C++11のoverridefinalキーワードの基本的な説明です。次のセクションでは、これらのキーワードを使用した実例とその解説を行います。

実例と解説

ここでは、C++のオーバーライドに関する具体的な実例とその解説を提供します。

overrideキーワードの使用例

以下のコードは、overrideキーワードを使用したオーバーライドの例です。

class Base {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void func() override {  // overrideキーワードを使用
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* b = new Derived();
    b->func();  // "Derived::func()"が出力されます
    delete b;
    return 0;
}

このコードでは、DerivedクラスがBaseクラスのfunc関数をオーバーライドしています。overrideキーワードを使用することで、コンパイラはfunc関数が正しくオーバーライドされていることを確認します。

finalキーワードの使用例

以下のコードは、finalキーワードを使用したオーバーライドの禁止の例です。

class Base {
public:
    virtual void func() final {  // finalキーワードを使用
        std::cout << "Base::func()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void func() {  // エラー: Base::funcがfinalであるためオーバーライドできません
        std::cout << "Derived::func()" << std::endl;
    }
};

このコードでは、Baseクラスのfunc関数がfinalキーワードによりオーバーライドが禁止されています。そのため、Derivedクラスでfunc関数を再定義しようとすると、コンパイラエラーが発生します。

以上が、C++のオーバーライドに関する実例とその解説です。これらの知識を活用して、C++のコードをより理解しやすく、安全に書くことができます。

投稿者 dodo

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