C/C++中虚函数详解及其作用介绍 C

概述
使用方法
关联

静态关联
动态关联

案例1

未使用虚函数
使用虚拟类

案例2

总结

概述虚函数 (virtual function) 指可以被子类继承和覆盖的函数.

文章图片

使用方法基类声明成员函数为虚函数的方法:

virtual [类型] 函数名([参数表列])

注: 在类外定义虚函数时, 不需再加 virtual.
虚函数的特点:

提高程序扩充性: 派生类根据需要可以进行函数覆盖
成员函数被声明为虚数后, 其派生类中覆盖函数自动称为虚函数
若虚函数在派生类中未重新定义, 则派生类简单继承其直接基类的虚函数
指向基类的指针, 当指向派生类对象时, 可以嗲用派生类的方法

关联通过关联 (binding), 我们可以把一个标识符和一个存储地址联系起来, 或者把一个函数名与一个类对象捆绑在一起.

文章图片

【C/C++中虚函数详解及其作用介绍】
静态关联
静态关联 (static binding) 指通过对象名调用虚函数. 在编译时即可确定其调用的虚函数属于哪一类

动态关联
动态关联 (dynamic binding) 是指通过基类指针与虚函数, 在运行阶段确定关联关系. 动态关联提供动态的多态性, 即运行阶段的多态性.

案例1
未使用虚函数
Square 类:

#ifndef PROJECT6_SQUARE_H#define PROJECT6_SQUARE_Hclass Square {protected:int length; public:Square(int l) : length(l) {}; int area() const {return length *length; }}; #endif //PROJECT6_SQUARE_H

Rectangle 类:

#ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H#define PROJECT6_RECTANGLE_H#include "Square.h"class Rectangle : public Square{private:int height; public:Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {}; int area() const {return Square::area() * 2 + length * height * 4; // 两个底加四个边}}; #endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

main:

#include #include "Square.h"#include "Rectangle.h"using namespace std; int main() {// 创建对象Square s1(2), *pt; Rectangle r1(3, 3); pt = &s1; cout << pt->area() << endl; pt = &r1; cout << pt->area() << endl; return 0; }

输出结果:

4
9 // 输出的是底面积

此时调用的是 Square 类的area()函数.

使用虚拟类
Square 类:

#ifndef PROJECT6_SQUARE_H#define PROJECT6_SQUARE_Hclass Square {protected:int length; public:Square(int l) : length(l) {}; virtual int area() const {return length *length; }}; #endif //PROJECT6_SQUARE_H

Rectangle 类:

#ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H#define PROJECT6_RECTANGLE_H#include "Square.h"class Rectangle : public Square{private:int height; public:Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {}; int area() const {return Square::area() * 2 + length * height * 4; // 两个底加四个边}}; #endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

main:

#include #include "Square.h"#include "Rectangle.h"using namespace std; int main() {// 创建对象Square s1(2), *pt; Rectangle r1(3, 3); pt = &s1; cout << pt->area() << endl; pt = &r1; cout << pt->area() << endl; return 0; }

输出结果:

4
54 // 长方体的面积

此时调用的是 Rectangle 类的area()函数.

案例2 Animal 类:

#ifndef PROJECT6_ANIMAL_H#define PROJECT6_ANIMAL_H#include using namespace std; class Animal {public:virtual void bark(){cout << "咋叫?" << endl; }}; #endif //PROJECT6_ANIMAL_H

Dog 类:

#ifndef PROJECT6_DOG_H#define PROJECT6_DOG_H#include "Animal.h"class Dog : public Animal{public:void bark() {cout << "汪汪!" << endl; }}; #endif //PROJECT6_DOG_H

Cat 类:

#ifndef PROJECT6_CAT_H#define PROJECT6_CAT_H#include "Animal.h"class Cat : public Animal{public:void bark() {cout << "喵喵!" << endl; }}; #endif //PROJECT6_CAT_H

Pig 类:

#ifndef PROJECT6_PIG_H#define PROJECT6_PIG_H#include "Animal.h"class Pig : public Animal {public:void bark() {cout << "哼哼!" << endl; }}; #endif //PROJECT6_PIG_H

main:

#include #include "Animal.h"#include "Dog.h"#include "Cat.h"#include "Pig.h"using namespace std; int main() {// 创建对象Animal a, *pt; Dog d; Cat c; Pig p; pt = &a; pt -> bark(); // 调用基类的bark()pt = &d; pt -> bark(); // 调用狗的bark()pt = &c; pt -> bark(); // 调用猫的bark()pt = &p; pt -> bark(); // 调用猪的bark()return 0; }

输出结果:

咋叫?
汪汪!
喵喵!
哼哼!

总结虚函数只能是类的成员函数, 而不能将类外的普通函数声明为虚函数. 虚函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定义 (函数覆盖), 只能用于类的继承层次结构中.
虚函数能有效减少空间开销. 当一个类带有虚函数时, 编译系统会为该类构造一个虚函数表 (一个指针数组), 用于存放每个虚函数的入口地址.
什么时候应该使用虚函数: