【C++】private 函数用 virtual 修饰的一个用途

本文通过一个C++代码示例,探讨了如何使用private virtual函数来实现在不暴露多态接口的情况下,通过public非虚函数达到多态调用的效果。Father类中定义了一个private virtual函数vfunc(),在Son类中重写该函数。尽管vfunc()是private的,但通过public的func()方法,仍然能够在外部观察到Son类的vfunc()实现,展示了C++的封装与多态特性。

private 函数用 virtual 修饰时,可以用于“不想对外暴露 virtual 函数,而提供一个 public 的非虚函数给外界访问”的情形。具体看如下代码:

#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>

class Father
{
public:
    void func()
    {
        vfunc();
    }

private:
    virtual void vfunc()
    {
        qDebug() << "I am Father";
    }
};

class Son : public Father
{
private:
    void vfunc() override
    {
        qDebug() << "I am Son";
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Father* pFather = new Father();
    pFather->func();            // "I am Father"

    Father* pSon = new Son();
    pSon->func();               // "I am Son"


    return a.exec();
}

C++中,函数修饰符(Function Modifiers)用于改变函数的行为、访问权限、存储特性以及编译器处理方式等。这些修饰符可以分为**函数名前的修饰符**和**函数名后的修饰符**两大类。 ### 函数名前的修饰符 1. **返回值类型** - 返回值类型是定义函数时必须指定的部分,它决定了函数执行后返回的数据类型。 - 可以是基本数据类型如 `void`、`(unsigned) int`、`bool`,也可以是用户自定义类型。 - 还包括 `const` 限定返回值(如 `const int*`),以及 C++11 中新增的 `auto` 关键字用于自动类型推导[^3]。 2. **virtual** - 表示该函数为虚函数,允许子类覆盖其行为,实现多态性。 - 虚函数只能出现在类的成员函数中。 - 示例: ```cpp class Base { public: virtual void show() { cout << "Base"; } }; ``` 3. **inline** - 提示编译器将该函数内联展开,减少函数调用开销。 - 适用于频繁调用且函数体较小的情况。 - 示例: ```cpp inline int add(int a, int b) { return a + b; } ``` 4. **static** - 当修饰类的成员函数时,表示该函数属于类而非类的对象,不能访问非静态成员变量。 - 当修饰普通函数时,限制其作用域仅限于当前文件。 - 示例: ```cpp class MyClass { public: static int count; // 静态成员变量 static void increment() { ++count; } // 静态成员函数 }; ``` 5. **extern** - 声明一个在其他文件中定义的函数。 - 示例: ```cpp extern void externalFunction(); // 在别处定义 ``` 6. **explicit** - 仅用于构造函数,防止隐式类型转换。 - 示例: ```cpp class MyClass { public: explicit MyClass(int value) : val(value) {} private: int val; }; ``` 7. **friend** - 声明一个友元函数,允许其访问类的私有和受保护成员。 - 示例: ```cpp class MyClass { friend void print(const MyClass& obj); private: int data; }; void print(const MyClass& obj) { cout << obj.data; // 可访问私有成员 } ``` 8. **constexpr** - 表示该函数一个常量表达式函数,可以在编译期求值。 - 示例: ```cpp constexpr int square(int x) { return x * x; } ``` 9. **template** - 声明该函数为模板函数,支持泛型编程。 - 示例: ```cpp template<typename T> T max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } ``` ### 函数名后的修饰符 1. **const** - 表示该成员函数不会修改类的成员变量。 - 只能被 `const` 对象调用。 - 示例: ```cpp class MyClass { public: int getValue() const { return value; } // 不修改成员变量 private: int value; }; ``` 2. **noexcept** - 指定该函数不会抛出异常。 - 可提高性能并增强代码安全性。 - 示例: ```cpp void safeFunction() noexcept { // 不会抛出异常的代码 } ``` 3. **override** - 明确表明该函数是对基类虚函数的重写。 - 若与基类声明不一致,编译器会报错。 - 示例: ```cpp class Derived : public Base { public: void show() override { cout << "Derived"; } }; ``` 4. **final** - 表示该虚函数不能再被派生类重写。 - 示例: ```cpp class Base { public: virtual void func() final; // 子类不可重写 }; ``` ### 使用建议 - 根据实际需求选择合适的修饰符,例如使用 `const` 来确保接口不会修改对象状态。 - 对于需要在编译期计算的函数,使用 `constexpr` 可提升效率。 - 多态设计中应合理使用 `virtual` 和 `override`。 - `noexcept` 应用于确定不会抛出异常的函数,有助于优化和异常安全设计。
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