C++：final 关键字用于阻止类被继承或阻止虚函数被进一步重写

final 关键字的作用

C++11 引入了 final 关键字，用于阻止类被继承或阻止虚函数被进一步重写。

• 防止类被继承：在类声明后添加 final，表示该类不能被继承。
• 防止虚函数被重写：在虚函数声明后添加 final，表示该虚函数在派生类中不能被重写。

语法与示例

1. 防止类被继承

当类被标记为 final 时，尝试继承该类会导致编译错误。

#include <iostream>
class Base final {  // 该类无法被继承
};

// 错误：无法继承被标记为 final 的类
class Derived : public Base {
    // 编译错误：Base 是 final 类，不能被继承
};

int main() {
    Base obj;
    return 0;
}

2. 防止虚函数被重写

当虚函数被标记为 final 时，派生类中试图重写该虚函数会导致编译错误。

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual void display() final {  // 该虚函数不能被重写
        std::cout << "Base display" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    // 错误：无法重写被标记为 final 的虚函数
    void display() override {
        std::cout << "Derived display" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base b;
    b.display();  // 输出：Base display

    return 0;
}

3. 结合类与虚函数的 final 示例

#include <iostream>

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

class Intermediate final : public Base {  // Intermediate 类不能被继承
public:
    void func() final override {  // func 不能被进一步重写
        std::cout << "Intermediate func" << std::endl;
    }
};

// 错误：Intermediate 是 final 类，不能被继承
class Derived : public Intermediate {
    // 编译错误
};

int main() {
    Base* base = new Intermediate();
    base->func();  // 输出：Intermediate func
    delete base;

    return 0;
}

应用场景

1. 设计安全性：

   • 防止派生类或子类中误用或无意中修改关键类或函数的行为。

2. 性能优化：

   • 对于标记为 final 的类和函数，编译器可以进行更多优化，因为不需要支持动态多态。

3. 明确意图：

   • 通过显式使用 final，可以传递设计意图，告知用户该类或函数不应被修改。

注意事项

1. final 与 override 的区别：

   • override 用于确保派生类确实重写了基类的虚函数。
   • final 用于禁止派生类进一步重写虚函数。

2. final 不影响静态函数或普通成员函数：

   • 只能用于类声明和虚函数，不能用于静态成员或普通成员函数。

3. 与抽象类的结合：

   • 可以在继承体系中将某些中间类标记为 final，以限制设计的继承深度。

使用 final 可以增强代码的可维护性和安全性，是设计意图清晰表达的重要工具。