C++ 虚函数 (virtual function) 介绍
文章目录
- 1. 什么是虚函数
- 2. 虚函数与非虚函数的区别
- 3. 派生类中的虚函数
- 4. 构造/析构函数可以是虚函数吗?
- 5. 纯虚函数
- 5.1 纯虚函数的定义
- 5.1 纯虚函数的特定
1. 什么是虚函数
C++ 对象有三大特性:继承、封装、多态;虚函数就是实现多态的一种方式。
虚函数是指加了 virtual 修饰词的类的成员函数,但 virtual 关键字并非强制必须要有的。
对于某些函数,当基类希望派生类重新定义合适自己的版本时,基类就把这些函数声明为虚函数
以下是一个虚函数的简单定义:
class Animal {
public:virtual void makeSound() {std::cout << "Animal makes a sound" << std::endl;}
};
注意:virtual 关键字只能出现在类内部的函数声明中,不能用于类外部的函数定义。
2. 虚函数与非虚函数的区别
在 C++ 中,基类必须将它的两种成员函数区分开:
- 基类希望直接继承给派生类而不需要改写的函数。静态绑定,即解析过程发生在编译而非运行时
- 基类希望派生类进行覆盖的函数:定义为虚函数。动态绑定,即根据对象类型不同,调用该虚函数时可能执行基类的版本,也可能执行某个派生类的版本;因此需要在程序运行时确定。
3. 派生类中的虚函数
由于只有在程序运行时才知道调用哪个版本的虚函数,因此所有虚函数都必须有定义,就是不使用虚函数,也必须定义它。
基类定义的虚函数在所有派生类中都是虚函数
C++11 允许派生类使用 override 关键字显式地注明哪个成员函数是改写的基类的虚函数,代码示例如下:
class Animal {virtual void makeSound() {std::cout << "Animal makes a sound." << std::endl;}
};class Dog :public Animal {void makeSound() override {std::cout << "Dog makes a sound." << std::endl;}
};
完整代码示例如下:
#include <iostream>class Animal {
private:int nums;
public:Animal() = default;Animal(int nums_) : nums(nums_) {};virtual void printNum() {std::cout << "The number of animals is: " << nums << std::endl;}
};class Dog :public Animal {
private:int nums;
public:Dog() = default;Dog(int nums_) : nums(nums_) {};void printNum() override {std::cout << "The number of dog is: " << nums << std::endl;}
};int main(){Animal animal(100);animal.printNum(); // The number of animals is: 100Dog dog(5);dog.printNum(); // The number of dog is: 5return 0;
}
4. 构造/析构函数可以是虚函数吗?
答案:
构造函数不能是虚函数,析构函数可以是虚函数且最好设置为虚函数
(1)构造函数不可以是虚函数
构造函数是在创建对象时执行的,而虚函数是程序运行时执行的;也就是说在创建对象时虚函数还没确定用那个版本呢,所以构造函数不可以是虚函数。
(2)析构函数可以是虚函数且最好写成虚函数
如果析构函数不是虚函数,则容易造成内存泄露。原因为:
若有父类指针指向子类对象存在,需要析构的是子类对象;但父类析构函数不是虚函数,则只析构了父类,造成子类对象没有及时释放,引起内存泄漏。
5. 纯虚函数
5.1 纯虚函数的定义
虚函数与纯虚函数的区别如下:
- 虚函数:子类可以(也可以不)重新定义基类的虚函数,在基类中定义为 virtual void func() {}
- 纯虚函数:子类必须提供纯虚函数的个性化实现,在基类中定义为 virtual void func() = 0 {} 或 virtual void func() const = 0 {}
以下是一个纯虚函数的简单定义(声明):
class Animal {
public:virtual void makeSound() = 0 {}
};
5.1 纯虚函数的特定
(1)含有纯虚函数的类称为抽象类,抽象类不能被实例化。
与纯虚函数不同的是,包含虚函数的类可以被实例化。
如下面的代码中对 Animal 抽象类的实例化会编译报错。
#include <iostream>class Animal {// 这里的 = 0 没有任何实际意义,只起形式上的作用,告诉编译系统"这是纯虚函数"virtual void makeSound() = 0{}
};int main(){Animal animal(); // 报错:不能实例化抽象类return 0;
}
(2)纯虚函数只需要声明,不需要定义。
因为纯虚函数一定会被重新,所以在基类中声明即可,不需要定义。
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