什么是虚函数？虚函数的主要作用是什么？并举例说明

虚函数是在 C++ 中使用的一种特殊函数，它允许子类重写父类的方法。当一个类有一个或多个虚函数时，该类就被称为多态类。

虚函数的主要作用是实现运行时多态。这意味着在程序执行期间，可以根据对象的实际类型来确定调用哪个虚函数，而不是根据指针或引用的类型来确定。

以下是一个简单的虚函数示例：

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() {
        cout << "This is an animal sound." << endl;
    }
};

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

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

int main() {
    Animal* animal1 = new Cat();
    Animal* animal2 = new Dog();
    animal1->makeSound(); // 输出 "Meow!"
    animal2->makeSound(); // 输出 "Woof!"
    delete animal1;
    delete animal2;
    return 0;
}

在上面的示例中，Animal 类有一个虚函数 makeSound()，它被子类 Cat 和 Dog 重写。在 main() 函数中，我们创建了一个指向 Cat 对象的 Animal 指针和一个指向 Dog 对象的 Animal 指针。然后，我们调用 makeSound() 函数，输出每个对象实际类型的声音。

如果没有使用虚函数，Animal 指针将只能调用 Animal 类中的 makeSound() 函数，而无法调用子类中的 makeSound() 函数。