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C++虚函数的用法及实现方法

2023-07-08 10:22:49 深夜i -- --

C++ 虚函数用法实现方法

C++中的虚函数是面向对象编程的核心概念之一，它允许子类重写父类中定义的函数，从而实现多态性。通过使用虚函数，我们能够在运行时灵活地选择要调用的函数，而不用在编译时就确定。

虚函数的语法非常简单。我们只需要在函数声明前面加上关键词“virtual”即可将该函数定义为虚函数，例如：


class Parent {
public:
  virtual void foo()
    cout << "Parent::foo" << endl;
  
};
class Child : public Parent {
public:
  void foo()
    cout << "Child::foo" << endl;
  
};

可以看到，子类Child重写了父类Parent的虚函数foo。

当我们使用一个指向父类对象的指针或引用调用虚函数时，编译器会根据实际运行时对象的类型选择要调用的函数。例如：


Parent* pp = new Child();
pp->foo(); // output: Child::foo

由于pp指向的对象是Child类型的，所以调用foo()函数时会选择子类的实现。

另外，对于纯虚函数（也称为抽象函数），父类并没有提供它的具体实现，而是让子类来实现。在C++中，我们可以通过在函数声明后面加上“=0”来定义纯虚函数。例如：


class Base {
public:
  virtual void foo() = 0; // pure virtual function
};
class Derived : public Base {
public:
  void foo()
    cout << "Derived::foo" << endl;
  
};

这样，任何继承Base的子类都必须提供foo()函数的实现。

最后，我们需要注意一些实现虚函数时的细节。在C++中，虚函数是通过虚函数表来实现的。每个对象都有一个指向虚函数表的指针（也称为vptr），这个指针中存储了虚函数表的地址。虚函数表是一个数组，存储了类中虚函数的地址。当我们使用一个对象的虚函数时，编译器会通过vptr指针找到该对象对应的虚函数表，并查找要调用的函数的地址。

除此之外，还有一种情况需要注意：当我们从父类向子类转型时，如果父类的指针并不是指向一个子类对象的指针，那么使用虚函数时可能会出现运行时错误。这种情况下，我们需要使用dynamic_cast运算符来进行检查。例如：


Parent* pp = new Parent();
Child* pc = dynamic_cast<Child*>(pp);
if(pc) {
  pc->foo(); // output: Child::foo
}
else
  // pp并非指向Child对象的指针

通过使用dynamic_cast运算符，我们可以在运行时动态地检查pp指针是否指向一个Child对象。

总之，虚函数是C++中非常重要的一个特性，它允许我们在运行时灵活地选择要调用的函数，从而实现多态性。在使用虚函数时需要注意一些细节，但只要掌握了这些细节，就能够轻松地使用虚函数实现面向对象编程。

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