C++虚函数 C/C++中虚函数详解及其作用介绍

时间:2021-09-02 我是小白呀人气:0

想了解C/C++中虚函数详解及其作用介绍的相关内容吗，我是小白呀在本文为您仔细讲解C++虚函数的相关知识和一些Code实例，欢迎阅读和指正，我们先划重点：C++,虚函数,C++,virtual,function，下面大家一起来学习吧。

概述

虚函数 (virtual function) 指可以被子类继承和覆盖的函数.

在这里插入图片描述

使用方法

基类声明成员函数为虚函数的方法:

virtual [类型] 函数名([参数表列])

注: 在类外定义虚函数时, 不需再加 virtual.

虚函数的特点:

提高程序扩充性: 派生类根据需要可以进行函数覆盖
成员函数被声明为虚数后, 其派生类中覆盖函数自动称为虚函数
若虚函数在派生类中未重新定义, 则派生类简单继承其直接基类的虚函数
指向基类的指针, 当指向派生类对象时, 可以嗲用派生类的方法

关联

通过关联 (binding), 我们可以把一个标识符和一个存储地址联系起来, 或者把一个函数名与一个类对象捆绑在一起.

在这里插入图片描述

静态关联

静态关联 (static binding) 指通过对象名调用虚函数. 在编译时即可确定其调用的虚函数属于哪一类

动态关联

动态关联 (dynamic binding) 是指通过基类指针与虚函数, 在运行阶段确定关联关系. 动态关联提供动态的多态性, 即运行阶段的多态性.

案例1

未使用虚函数

Square 类:

#ifndef PROJECT6_SQUARE_H
#define PROJECT6_SQUARE_H

class Square {
protected:
    int length;
public:
    Square(int l) : length(l) {};
    int area() const {
        return length *length;
    }
};

#endif //PROJECT6_SQUARE_H

Rectangle 类:

#ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H
#define PROJECT6_RECTANGLE_H

#include "Square.h"

class Rectangle : public Square{
private:
    int height;
public:
    Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {};
    int area() const {
        return Square::area() * 2 + length * height * 4;  // 两个底加四个边
    }
};

#endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

main:

#include <iostream>
#include "Square.h"
#include "Rectangle.h"
using namespace std;

int main() {
    // 创建对象
    Square s1(2), *pt;
    Rectangle r1(3, 3);

    pt = &s1;
    cout << pt->area() << endl;
    pt = &r1;
    cout << pt->area() << endl;

    return 0;
}

输出结果:

4
9 // 输出的是底面积

此时调用的是 Square 类的area()函数.

使用虚拟类

Square 类:

#ifndef PROJECT6_SQUARE_H
#define PROJECT6_SQUARE_H

class Square {
protected:
    int length;
public:
    Square(int l) : length(l) {};
    virtual int area() const {
        return length *length;
    }
};

#endif //PROJECT6_SQUARE_H

Rectangle 类:

#ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H
#define PROJECT6_RECTANGLE_H

#include "Square.h"

class Rectangle : public Square{
private:
    int height;
public:
    Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {};
    int area() const {
        return Square::area() * 2 + length * height * 4;  // 两个底加四个边
    }
};

#endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

main:

#include <iostream>
#include "Square.h"
#include "Rectangle.h"
using namespace std;

int main() {
    // 创建对象
    Square s1(2), *pt;
    Rectangle r1(3, 3);

    pt = &s1;
    cout << pt->area() << endl;
    pt = &r1;
    cout << pt->area() << endl;

    return 0;
}

输出结果:

4
54 // 长方体的面积

此时调用的是 Rectangle 类的area()函数.

案例2

Animal 类:

#ifndef PROJECT6_ANIMAL_H
#define PROJECT6_ANIMAL_H

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
    virtual void bark(){
        cout << "咋叫?" << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_ANIMAL_H

Dog 类:

#ifndef PROJECT6_DOG_H
#define PROJECT6_DOG_H

#include "Animal.h"

class Dog : public Animal{
public:
    void bark() {
        cout << "汪汪!" << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_DOG_H

Cat 类:

#ifndef PROJECT6_CAT_H
#define PROJECT6_CAT_H

#include "Animal.h"

class Cat : public Animal{
public:
    void bark() {
        cout << "喵喵!" << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_CAT_H

Pig 类:

#ifndef PROJECT6_PIG_H
#define PROJECT6_PIG_H

#include "Animal.h"

class Pig : public Animal {
public:
    void bark() {
        cout << "哼哼!" << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_PIG_H

main:

#include <iostream>
#include "Animal.h"
#include "Dog.h"
#include "Cat.h"
#include "Pig.h"
using namespace std;

int main() {
    // 创建对象
    Animal a, *pt;
    Dog d;
    Cat c;
    Pig p;

    pt = &a;
    pt -> bark();  // 调用基类的bark()
    pt = &d;
    pt -> bark();  // 调用狗的bark()
    pt = &c;
    pt -> bark();  // 调用猫的bark()
    pt = &p;
    pt -> bark();  // 调用猪的bark()

    return 0;
}

输出结果:

咋叫?
汪汪!
喵喵!
哼哼!

总结

虚函数只能是类的成员函数, 而不能将类外的普通函数声明为虚函数. 虚函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定义 (函数覆盖), 只能用于类的继承层次结构中.

虚函数能有效减少空间开销. 当一个类带有虚函数时, 编译系统会为该类构造一个虚函数表 (一个指针数组), 用于存放每个虚函数的入口地址.

什么时候应该使用虚函数:

判断成员函数所在的类是不是基类, 非基类无需使用虚函数
成员函数在类被继承后有没有可能被更改的功能, 如果希望修改成员函数功能, 一般在基类中将其声明为虚函数
我们会通过对象名还是基类指针访问成员函数, 如果通过基类指针过引用去访问, 则应当声明为虚函数

有时候在定义虚函数的时候, 我们无需定义其函数体. 它的作用只是定义了一个虚函数名, 具体的功能留给派生类去添加, 也就是纯虚函数. 例如我们在上面的 Animal 类的bark()函数就应该声明为纯虚函数, 因为 Animal 为基类, 定义bark()函数实体并无意义.

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