"C++ 入门经典 中文版 - 虚拟函数在类继承和子类型中的应用"
本文档摘自《C++ Primer Plus》第三版,由Stanley B. Lippman和Josée Lajoie合著,潘爱民、张丽翻译。书中深入探讨了C++中的类继承和子类型,特别是虚拟函数的概念及其在机器学习中的应用。
在C++中,类继承是一种创建新类(派生类)的方式,新类继承了基类的数据成员和成员函数。这使得派生类能够重用和扩展基类的功能。描述中提到的`Query`类有一个纯虚拟函数`virtual void eval() = 0;`。纯虚拟函数是C++中抽象基类的一个特征,它表明基类没有为`eval()`提供具体的实现,因为没有一个通用的算法可以适用于所有可能的派生类。这样的函数用作接口,强制所有派生类提供自己的实现。
在派生类`NameQuery`中,必须覆盖`Query`类的`eval()`函数,这就是所谓的虚函数重写。虽然派生类继承了基类的虚函数,但是可以再次指定`virtual`关键字,编译器会根据函数原型识别出这是派生类的实例。这种做法是可选的,因为C++会自动处理虚函数的继承特性。
类层次结构中的虚函数允许通过基类指针或引用调用派生类的成员函数,这就是多态性的体现。在机器学习等涉及大量数据处理和复杂算法的领域,这种特性尤其重要,因为它使得代码可以灵活地处理不同类型的对象,而无需关心它们的具体实现。
在`NameQuery`类中,除了`eval()`函数,还有对单词名字的支持(通过`string`成员变量表示)以及共享的单词位置映射表(静态数据成员)。静态数据成员在类的所有实例之间共享,节省内存,特别适合存储所有实例都需要访问的公共数据。
C++的发展历经多年,随着1998年ISO标准的制定,C++已成为一门成熟的、具有广泛支持的语言。其标准库提供了基础的基础设施,有助于编写可移植的代码。C++不仅保留了C语言的效率,还引入了面向对象编程的概念,如类、继承和多态,使其成为构建复杂系统和算法的强大工具。
虚拟函数是C++实现多态性的重要机制,它允许动态绑定,使得基类指针或引用可以调用派生类的方法,这对于建立灵活、可扩展的类层次结构至关重要。在机器学习和其他领域,这种特性使得代码能够适应不断变化的需求,实现更高级别的抽象和代码复用。