C++虚函数

时间:2022-09-29 _拾贰_ 人气:0

阐述虚函数作用和原理、纯虚函数和虚函数的区别。

一、虚函数

首先来看下面这一段代码,首先创建两个类，一个是Dog,另一个是Cat，他们有一个共同的属性:Run。在定义中每个动物都需要创建一个类，比较繁琐，所以在下面的例子中，我们可以把他们简化。

#include <iostream>
using namespace std;
class Dog{
public:
    void Run(){
        cout<<"Dog->Run"<<endl;
    }    
};
class Cat{
public:
    void Run(){
        cout<<"Cat->Run"<<endl;
    }
};
int main()
{
    Dog d;
    d.Run();
    Cat c;
    c.Run();
    return 0;
}

这里使用多态和虚函数，而Animal提供统一的接口，供子类使用，虽然代码繁琐，但提高了整个工程的可扩展性和灵活性。

在普通函数前加上关键字 virtual 构成虚函数，子类需要重写父类的虚函数，这样在调用的时候，会覆盖掉父类的虚函数 Run,去执行子类的Run。

#include <iostream>
using namespace std;
class Animal{
public:
    virtual void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};
class Dog :public Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Dog->Run"<<endl;
    }    
};
class Cat:public Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Cat->Run"<<endl;
    }
};
int main()
{
    Animal *ani;
    ani = new Dog;
    ani->Run();
    delete ani;
    ani = new Cat;
    ani->Run();
    delete ani;
    return 0;
}

结果如下：

所以在这里只需要修改ani的指向就可以实现不同方法。如果不存在虚函数，把Animal类的关键词virtual去掉会怎么样呢，显然，他们会默认实现父类Run的方法。

class Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};

所以引入虚函数是为了实现动态多态，指向不同的子类来实现不同的方法。

二、虚函数与纯虚函数的区别

因为父类的函数可以不做任何操作，所以这里可以直接等于0；实现纯虚函数。

//虚函数
class Animal{
public:
    virtual void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};

//纯虚函数
class Animal{
public:
    virtual void Run()=0;
};

虚函数与纯虚函数的区别：

纯虚函数只是一个接口，只能供子类去重写实现方法。而虚函数在里面也可以去实现父类的功能。只需要指向父类的方法即可。

总结：虚函数在子类里面也可以不进行重写，但纯虚函数必须在子类去实现，如果把子类中的Run方法去掉，只留下父类中的纯虚函数，那么编译器会报错，这里大家可以试试。

三、动态多态

Animal内部的结构是什么样呢？这里有一个虚函数指针（vfptr）和虚函数表（vftable）。指针（vfptr）指向虚函数表，在虚函数表（vftable）内记录着虚函数的地址，即Run函数的地址。

当子类的Dog去继承父类后，父类的虚函数表相应的也继承下来，子类也会保存一份和父类相同的。

注意！这时候如果发生重写，即子类重写了父类的虚函数，则子类的虚函数表会覆盖父类继承下来的虚函数表。但父类的虚函数表不会发生改变。

当父类的指针或者引用指向子类的对象时，就发生了多态。

下面的代码中是指向了Dog,所以会去Dog的虚函数表中找到相应的函数，在运行阶段发生了动态多态。

    Animal *ani;
    ani = new Dog;
    ani->Run();

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