C++淺析虛擬函式使用方法

2022-08-24 18:01:50

一、虛擬函式

首先來看下面這一段程式碼,首先建立兩個類，一個是Dog,另一個是Cat，他們有一個共同的屬性:Run。在定義中每個動物都需要建立一個類，比較繁瑣，所以在下面的例子中，我們可以把他們簡化。

#include <iostream>
using namespace std;
class Dog{
public:
    void Run(){
        cout<<"Dog->Run"<<endl;
    }    
};
class Cat{
public:
    void Run(){
        cout<<"Cat->Run"<<endl;
    }
};
int main()
{
    Dog d;
    d.Run();
    Cat c;
    c.Run();
    return 0;
}

這裡使用多型和虛擬函式，而Animal提供統一的介面，供子類使用，雖然程式碼繁瑣，但提高了整個工程的可延伸性和靈活性。

在普通函數前加上關鍵字 virtual 構成虛擬函式，子類需要重寫父類別的虛擬函式，這樣在呼叫的時候，會覆蓋掉父類別的虛擬函式 Run,去執行子類的Run。

#include <iostream>
using namespace std;
class Animal{
public:
    virtual void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};
class Dog :public Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Dog->Run"<<endl;
    }    
};
class Cat:public Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Cat->Run"<<endl;
    }
};
int main()
{
    Animal *ani;
    ani = new Dog;
    ani->Run();
    delete ani;
    ani = new Cat;
    ani->Run();
    delete ani;
    return 0;
}

結果如下：

所以在這裡只需要修改ani的指向就可以實現不同方法。如果不存在虛擬函式，把Animal類的關鍵詞virtual去掉會怎麼樣呢，顯然，他們會預設實現父類別Run的方法。

class Animal{
public:
    void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};

所以引入虛擬函式是為了實現動態多型，指向不同的子類來實現不同的方法。

二、虛擬函式與純虛擬函式的區別

因為父類別的函數可以不做任何操作，所以這裡可以直接等於0；實現純虛擬函式。

//虛擬函式
class Animal{
public:
    virtual void Run(){
        cout<<"Animal->Run"<<endl;
    }
};

//純虛擬函式
class Animal{
public:
    virtual void Run()=0;
};

虛擬函式與純虛擬函式的區別：

純虛擬函式只是一個介面，只能供子類去重寫實現方法。而虛擬函式在裡面也可以去實現父類別的功能。只需要指向父類別的方法即可。

總結：虛擬函式在子類裡面也可以不進行重寫，但純虛擬函式必須在子類去實現，如果把子類中的Run方法去掉，只留下父類別中的純虛擬函式，那麼編譯器會報錯，這裡大家可以試試。

三、動態多型

Animal內部的結構是什麼樣呢？這裡有一個虛擬函式指標（vfptr）和虛擬函式表（vftable）。指標（vfptr）指向虛擬函式表，在虛擬函式表（vftable）內記錄著虛擬函式的地址，即Run函數的地址。

當子類的Dog去繼承父類別後，父類別的虛擬函式表相應的也繼承下來，子類也會儲存一份和父類別相同的。

注意！這時候如果發生重寫，即子類重寫了父類別的虛擬函式，則子類的虛擬函式表會覆蓋父類別繼承下來的虛擬函式表。但父類別的虛擬函式表不會發生改變。

當父類別的指標或者參照指向子類的物件時，就發生了多型。

下面的程式碼中是指向了Dog,所以會去Dog的虛擬函式表中找到相應的函數，在執行階段發生了動態多型。

    Animal *ani;
    ani = new Dog;
    ani->Run();

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C++淺析虛擬函式使用方法

目錄

一、虛擬函式

二、虛擬函式與純虛擬函式的區別

三、動態多型

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