C++程序设计：深入理解虚函数

"关于虚函数说明以下几点-C++程序设计(谭浩强完整版)" C++中的虚函数是面向对象编程中的一个核心概念，它允许我们实现多态性，即子类对象通过基类指针或引用调用同名函数时，能够调用到各自相应的实现。谭浩强在《C++程序设计》中详细阐述了虚函数的要点： 1. **虚函数定义**：在基类中，将成员函数声明为虚函数（使用`virtual`关键字）意味着该函数可以在派生类中被覆盖。一旦基类的函数被声明为虚函数，派生类如果需要重写这个函数，就必须保持函数的签名完全一致，包括函数名、参数类型、顺序和数量，以及返回类型。如果这些不匹配，那么这将被视为函数的重载，而不是虚函数的覆盖。 2. **函数签名**：函数名相同但参数数量或类型不同的函数是函数重载，而非虚函数。例如，基类有一个接受两个整数参数的虚函数`foo(int, int)`，派生类不能有一个接受一个整数和一个字符串参数的`foo(int, std::string)`，因为这会创建一个新的重载函数，而不是覆盖基类的虚函数。 3. **纯虚函数**：基类中可以声明一个纯虚函数（`virtual void func() = 0;`），这种函数没有定义，派生类必须提供具体的实现。一个包含纯虚函数的类被称为抽象类，不能实例化，只能作为其他类的基类使用。 4. **动态绑定**：虚函数的调用是动态的，这意味着在运行时，根据对象的实际类型（而不是指针或引用的类型）来决定调用哪个函数。这是虚函数实现多态性的关键。 5. **构造函数与析构函数**：虽然C++标准允许在构造函数中使用虚函数，但是析构函数默认就是虚的，无需显式声明。这样，通过基类指针删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数，避免资源泄露。 6. **覆盖与隐藏**：如果派生类有与基类同名但不同参数列表的函数，这不会覆盖基类的虚函数，而是隐藏它。这意味着通过基类指针调用时，仍然会调用基类的函数。为了避免混淆，应谨慎命名和组织函数。 7. **虚继承**：在多继承场景下，如果一个基类是虚继承的（`virtual`关键字用于继承声明），那么派生类只有一个来自该基类的实例，解决了菱形继承问题中的二义性。 8. **效率与内存开销**：虚函数会导致每个含有虚函数的对象增加一个指向虚函数表的指针（vptr），从而增加一定的内存开销。此外，虚函数调用相比非虚函数调用会有轻微的性能损失，但通常这种损失在多态带来的好处面前是可以接受的。 9. **const和volatile修饰的虚函数**：C++允许声明const和volatile修饰的虚函数，以处理对象在const或volatile上下文下的行为，这进一步增强了多态性。 虚函数是C++中实现多态性的重要机制，理解和熟练使用它可以极大地提高代码的灵活性和可扩展性。在设计类层次结构时，明智地使用虚函数能够帮助构建更健壮、更易于维护的软件系统。