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知识梳理:虚函数和多态

2024-11-12 来源:个人技术集锦

虚函数

在类的中前面增加virtual关键字的成员函数就是虚函数。

class base
{
	virtual int get();//虚函数声明
};

int base::get(){}//虚函数定义

virtual关键字只用于在类定义中的函数声明,写函数体时不用。构造函数和静态成员函数不能是虚函数。虚函数可以参与多态,普通函数不能。

多态

表现形式1
派生类的指针可以赋值给基类指针。通过基类指针调用基类和派生类中的同名虚函数时,若该指针指向一个基类的对象,那么被调用的是基类的虚函数,若该指针指向一个派生类的对象,那么被调用的是派生类的虚函数。这种机制叫多态。

class Base
{//基类
public:
	virtual void SomeVirtualFunc(){}//基类里定义的虚函数
};

class Derived:public Base
{//派生类
public:
	virtual void SomeVirtualFunc(){}//派生类里定义的虚函数
};

Derived derived;//派生类对象
Base *p=&derived;//p指向派生类的对象
p->SomeVirtualFunc();//调用哪个虚函数取决于p指向哪种类型的对象

多态的表现形式2
派生类的对象可以赋值给基类引用。通过基类引用调用基类和派生类的同名虚函数时:若该引用引用的是一个基类的对象,那么调用基类的虚函数,若该引用引用的是一个派生类的对象时,那么被调用的是派生类的虚函数。这种机制也叫做多态。

Derived derived;//派生类的对象
Base &r=derived;//基类的引用,引用的是派生类的对象
r.SomeVirtualFunc();//调用哪个虚函数取决于r引用哪种类型的对象

多态的作用
在面向对象程序设计中使用多态,可以加强程序的可扩充性,即程序需要修改和增加功能的时候,需要改动和增加的代码较少。

多态的实现原理
关键在于通过基类指针或引用调用一个虚函数时,编译时不确定到底调用的是基类还是派生类的函数。

  • 虚函数表:每一个有虚函数的类或有虚函数类的派生类,都有一个虚函数表,该类的任何对象都存放着虚函数表的指针,虚函数表中列出了该类的虚函数地址,多出来的4个字节就是用来存放虚函数表的地址的。多态的函数调用语句被编译成一系列根据基类指针所指向(或基类引用所引用的)对象中存放虚函数表的地址,在虚函数表中查找虚函数地址并调用虚函数指令。
  • 额外的时间和空间开销:每个对象调用时都会额外使用4个字节的空间。每个函数调用过程中都需要查询函数表,耗费时间。

虚析构函数

概念

问题:通过基类的指针删除派生类对象时,通常情况下只调用基类的析构函数。但是删除一个派生类的对象时,首先先调用派生类的析构函数然后调用基类的析构函数。

解决办法:把基类的析构函数声明为virtual

  • 派生类的析构函数可以virtual不进行声明
  • 这样通过基类的指针删除派生类的对象时,会首先调用派生类的析构函数,然后调用基类的析构函数。

一般情况下,一个类如果定义了虚函数,则应该将析构函数也定义成虚函数,或者一个类打算作为基类使用,也应该将析构函数定义成虚函数。不可以将构造函数写成虚函数。

纯虚函数

纯虚函数:没有函数体的虚函数就是纯虚函数

class A
{
private:
	int a;
public:
	virtual void Print()=0;//没有函数体的虚函数,纯虚函数
};

抽象类

包含纯虚函数的类叫抽象类。

抽象类只能作为基类来派生新类使用,不能创建抽象类的对象。抽象类的指针和引用可以指向由抽象类派生出来的类的对象。

A a;//error,A是抽象类,不能创建对象
A *pa;//ok,可以定义抽象类的指针和引用
pa=new A;//error,A是抽象类,不创建对象

在抽象类的成员函数内部可以调用纯虚函数,但是在构造函数或析构函数内部不能调用纯虚函数。

如果一个类从抽象类派生而来,那么当且仅当它实现了基类中的所有纯虚函数,它才有可能成为非抽象类,即每个纯虚函数都有一个同名通参数表的函数,且都有函数体,那么就不是抽象类了。

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