C++虚函数详解与应用

"关于虚函数说明以下几点-c++程序设计(谭浩强完整版ppt)" 在C++编程中，虚函数是实现多态性的重要机制，它允许我们使用基类指针或引用调用派生类中的重写版本。下面将详细解释虚函数的相关知识点： 1. **虚函数定义**： - 在基类中，通过在函数声明前添加`virtual`关键字，可以将该函数声明为虚函数。例如： ```cpp class Base { public: virtual void myFunction(int arg); }; ``` - 这个`myFunction`就是基类的虚函数，它允许在派生类中被重写。 2. **虚函数的重写**： - 派生类如果要重写基类的虚函数，必须使用相同的函数名、参数列表和返回类型。这样，即使通过基类指针或引用调用，也会调用到正确的派生类版本。 ```cpp class Derived : public Base { public: void myFunction(int arg) override; // 重写基类的虚函数 }; ``` - 使用`override`关键字可以确保函数确实是在重写基类的虚函数，而不仅仅是函数重载。 3. **函数重载与虚函数的区别**： - 函数重载指的是在同一作用域内，有多个同名但参数列表不同的函数。这与虚函数无关，重载是基于函数参数的不同来选择合适的函数调用。 - 如果派生类中有一个与基类虚函数同名但参数不同的函数，那么这将是函数重载，而不是虚函数的重写。 4. **非虚函数与虚函数的调用**： - 非虚函数总是按照指针或引用的实际类型调用，即如果基类指针指向派生类对象，非虚函数会调用基类的实现。 - 虚函数则根据对象的实际类型（动态类型）调用，即使通过基类指针也能调用派生类的版本。 5. **纯虚函数**： - 基类中声明但未定义的虚函数称为纯虚函数，形式为`virtual returnType functionName() = 0;` - 类含有纯虚函数时，该类被称为抽象类，不能实例化对象，但可以作为其他类的基类。 - 派生类必须实现所有纯虚函数，否则也是抽象类。 6. **静态多态与动态多态**： - 静态多态（编译时多态）是通过函数重载和模板实现的，决定调用哪个函数在编译时就已确定。 - 动态多态（运行时多态）是通过虚函数实现的，调用哪个函数的决策延迟到运行时。 7. **构造函数和析构函数**： - 构造函数不能声明为虚函数，因为构造过程发生在对象创建阶段，此时对象的动态类型还未确定。 - 反之，析构函数可以是虚函数，以确保正确调用派生类的析构逻辑，即使通过基类指针删除对象。 8. **内存布局**： - 对于包含虚函数的类，编译器会在类的对象中添加一个指向虚函数表（vtable）的指针，这个表包含了类的所有虚函数地址。 9. **效率考虑**： - 虚函数的调用通常比非虚函数稍慢，因为需要通过虚函数表查找实际的函数地址。 - 然而，这种开销通常在现代计算机中是可以接受的，尤其是在需要实现多态行为时。 理解并合理使用虚函数是C++中实现面向对象编程的关键，能够极大地增强代码的灵活性和可扩展性。在设计类的继承层次时，明智地使用虚函数有助于构建更加模块化和易于维护的系统。