C++程序设计：虚函数详解

"关于虚函数说明以下几点-程序设计课件" C++中的虚函数是面向对象编程的一个重要特性，它允许我们实现多态性，即一个基类指针或引用可以调用派生类中重写（override）的成员函数。在C++中，虚函数的使用有以下几个关键点： 1. **定义与声明**：虚函数在基类中通过`virtual`关键字声明。例如，如果基类有一个虚函数`void foo(int)`，那么在派生类中重写这个函数时，必须保持函数名`foo`、参数列表（包括类型、顺序和数量）以及返回类型的一致性。如果改变任何这些元素，那么将创建一个新的、非虚的函数，而不是重写基类的虚函数。 2. **重载与覆盖**：如果在派生类中函数名相同，但参数列表不同，这被称为函数重载，而不是虚函数的覆盖。重载的函数与基类的虚函数是完全独立的实体。只有当函数名、参数列表和返回类型完全匹配时，派生类的函数才会覆盖基类的虚函数。 3. **继承与多态**：虚函数的目的是为了在基类指针或引用调用时，能够根据实际的对象类型动态绑定到相应的派生类版本。这意味着，即使通过基类指针调用，也可以执行派生类中的特定实现，这在处理多种类型对象的集合（如数组或容器）时特别有用。 4. **纯虚函数**：基类中可以声明为`virtual`的函数，但不提供具体实现，这样的函数称为纯虚函数。一个包含纯虚函数的类被称为抽象类，不能被实例化，通常用作接口。派生类必须为所有纯虚函数提供实现，否则也会成为抽象类。 5. **虚析构函数**：虽然默认情况下析构函数不是虚函数，但在基类中声明为虚的析构函数是必要的，以便正确地销毁通过基类指针管理的对象。这确保了在删除派生类对象时，派生类的析构函数也能被调用。 6. **静态联编与动态联编**：虚函数的调用采用了动态联编（runtime binding），也就是说，直到运行时才能确定调用哪个函数版本。相反，非虚函数的调用是静态联编（compile-time binding），在编译时就确定了。 7. **效率影响**：虽然虚函数提供了多态性，但它会引入一定的运行时开销，因为需要维护虚函数表（vtable）来实现动态绑定。不过，这种开销通常很小，尤其是在现代计算机硬件中。 8. **构造函数与虚函数**：构造函数不能是虚函数，因为它们在对象创建期间调用，此时对象类型已经确定，多态性不适用。 C++语言的发展历程展示了其从早期的BCPL、B语言逐步演变为强大且广泛应用的C语言，再到后来为了应对面向对象编程需求而诞生的C++。C++不仅继承了C语言的高效性和灵活性，还引入了类、模板、虚函数等面向对象的特性，使得程序设计更加模块化和可重用。C++的这些特点使其在系统编程、游戏开发、嵌入式系统等多个领域都有广泛的应用。虽然C++的语法相对复杂，但一旦掌握了，就能编写出高效、可移植的代码。