虚函数的作用

本文介绍了C++中虚函数的概念及其实现原理。通过两个程序示例对比展示了虚函数如何支持动态绑定,使得基类指针可以调用派生类重写的成员函数,实现了多态性。

     可以让成员函数操作一般化,用基类的指针指向不同的派生类的对象时, 基类指针调用其虚成员函数,则会调用其真正指向对象的成员函数, 而不是基类中定义的成员函数(只要派生类改写了该成员函数)。 若不是虚函数,则不管基类指针指向的哪个派生类对象,调用时都会调用基类中定义的那个函数。

程序1:

#include <iostream>

using namecpace std;

class B0 //基类B0声明
 

     public:

        void display(){cout<<"B0::display()"<<endl;} //公有成员函数
};


class B1: public B0 
{
     public:
         void display(){cout<<"B1::display()"<<endl;} 
};

class D1: public B1 
{
    public:
        void display(){cout<<"D1::display()"<<endl;} 
};


void fun(B0 *ptr) 
{

    ptr->display(); //"对象指针->成员名"  

}
void main() //主函数
{
    B0 b0; //声明B0类对象
    B1 b1; //声明B1类对象
    D1 d1; //声明D1类对象
    B0 *p; //声明B0类指针
    p=&b0; //B0类指针指向B0类对象
    fun(p);
    p=&b1; //B0类指针指向B1类对象
    fun(p);
    p=&d1; //B0类指针指向D1类对象
    fun(p);
}
运行结果:
B0::display()
B0::display()
B0::display()

程序2:
#include <iostream>
using namespace std;

class B0 //基类B0声明
{

    public: //外部接口
        virtual void display() //虚成员函数
        {

            cout<<"B0::display()"<<endl;

        } 
};


class B1: public B0 //公有派生

    public:
        void display()  {  cout<<"B1::display()"<<endl;  }
};

class D1: public B1 //公有派生

    public:
        void display() {  cout<<"D1::display()"<<endl;  }
};


void fun(B0 *ptr) //普通函数

    ptr->display();    }

void main() //主函数

    B0 b0,  *p; //声明基类对象和指针
    B1 b1; //声明派生类对象
    D1 d1; //声明派生类对象
    p=&b0;
    fun(p); //调用基类B0函数成员
    p=&b1;
    fun(p); //调用派生类B1函数成员
    p=&d1;
    fun(p); //调用派生类D1函数成员
}
运行结果:
B0::display()
B1::display()
D1::display()

1)虚函数是动态绑定的基础。
2)是非静态的成员函数。
3)在类的声明中,在函数原型之前写virtual。
4)virtual 只用来说明类声明中的原型,不能用在函数实现时。
5)具有继承性,基类中声明了虚函数,派生类中无论是否说明,同原型函数都自动为虚函数。
6)本质:不是重载声明而是覆盖。
7)调用方式:通过基类指针或引用,执行时会 根据指针指向的对象的类,决定调用哪个函数。

在C++中,虚函数是一种特殊类型的成员函数,主要用于实现多态性,也就是通过基类类型的指针或引用调用派生类对象的成员函数。其作用具体体现在以下几个方面: - **允许派生类重写基类函数**:虚函数允许在派生类中重写基类的函数,从而实现特定于派生类的行为。当使用基类类型的指针或引用调用虚函数时,编译器会在运行时根据实际对象的类型来确定调用的是基类中的函数还是派生类中的函数[^1]。 - **实现动态多态**:虚函数是C++中用于实现动态多态的成员函数。在基类中使用`virtual`关键字声明虚函数后,派生类能够重写(override)该函数。这样一来,当通过基类指针或引用调用此函数时,实际执行的将是派生类中的函数版本。例如以下代码: ```cpp #include <iostream> class Animal { public: virtual void makeSound() { std::cout << "Animal sound!" << std::endl; } }; class Dog : public Animal { public: void makeSound() override { std::cout << "Woof!" << std::endl; } }; int main() { Animal* animal = new Dog(); animal->makeSound(); delete animal; return 0; } ``` 在上述代码中,通过基类`Animal`的指针`animal`指向派生类`Dog`的对象,调用`makeSound()`函数时,实际执行的是`Dog`类中重写后的函数版本,输出“Woof!” [^3]。 - **防止内存泄漏**:当基类可能被继承时,必须将析构函数声明为虚函数,防止内存泄漏。因为如果基类的析构函数不是虚函数,当通过基类指针删除派生类对象时,只会调用基类的析构函数,而不会调用派生类的析构函数,从而导致派生类对象的部分资源无法正确释放,造成内存泄漏 [^4]。 - **实现代码的灵活性和可扩展性**:可以通过基类类型的指针或引用来访问派生类对象的特定成员函数,而无需知道实际对象的具体类型。这样可以实现代码的灵活性和可扩展性,使得程序可以根据需要动态决定调用哪个函数 [^1]。
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