C++虚函数详解：多态实现机制与应用

在C++语言中，虚函数是实现多态的关键机制，它允许我们在父类的指针或引用下调用子类中的特定方法。多态是C++的一个强大特性，它的核心概念是通过继承和虚函数来提供灵活性，即使在父类指针或引用的操作下，也能动态地调用子类的实现。 首先，我们理解多态的简单例子：假设有一个基类`CFather`，包含虚函数`AA()`和非虚函数`BB()`。当我们将`CFather`的指针指向其子类`CSon`时，通过这个父类指针调用`AA()`，由于它是虚函数，会根据实际指向的对象类型执行子类的方法。这样，无需修改调用代码，即可让父类指针处理不同子类的行为。 虚函数表（Virtual Function Table，VFT）是C++中实现多态的关键数据结构。每个类在内存中都有一个虚函数表，其中包含了该类的所有虚函数的地址。当调用一个虚函数时，编译器会在运行时确定要调用哪个版本的函数，这个过程称为动态绑定。具体来说，程序在运行时会查找虚函数表，找到相应虚函数的地址并执行。 当我们定义虚函数时，如`virtual void AA()`，编译器会为`CFather`类添加一个虚函数表项，并确保子类的虚函数也会被添加到父类的虚函数表中。当我们创建`CSon`对象并将其赋值给`CFather`类型的指针时，实际上指向的是`CSon`的实例，这时`AA()`函数的地址会被存储在`CFather`指针所指向的虚函数表中。 接下来，关于实验部分，当你在`CFather`类中添加虚函数后，虽然类的大小在编译期间保持不变（因为虚函数占用额外的存储来维护虚函数表），但动态绑定的引入意味着运行时会有额外的开销。这是因为为了支持多态，系统需要在内存中为每个对象维护一个指向虚函数表的指针，以及在虚函数表中存储每个虚函数的地址。 C++中的虚函数实现多态通过动态绑定和虚函数表来工作，使得代码更具可扩展性和复用性。通过合理运用，程序员可以在不改变原有接口的情况下，为不同的子类提供定制化的功能，这是C++强大面向对象编程能力的一个重要体现。