理解面向对象编程中的虚函数、虚基类与友元函数-优快云博客

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背景简介

在面向对象编程中，虚函数、虚基类和友元函数是三个重要的概念。它们各自有其独特的作用和实现方式。本文将基于书籍《C++ Primer》中的相关章节，深入探讨这些概念，并通过实例代码进行具体分析。

虚函数的应用

虚函数是实现多态的关键，允许我们在派生类中覆盖基类的方法。例如，在绘图程序中，我们可以通过虚函数 draw() 来绘制不同类型的形状。

class shape {
public:
    virtual void draw()=0;
};

class ball : public shape {
public:
    void draw() {
        shape::draw();
        // 绘制圆形的特定代码
    }
};

通过这种方式，当我们有一个指向 shape 的指针数组，我们可以通过虚函数调用来绘制各种形状，而无需关心具体是哪种形状。

虚基类的必要性

在多重继承的场景中，虚基类可以解决基类成员的歧义问题。例如，当多个派生类都继承自同一个基类时，基类在派生类中会有多个副本，导致引用时出现歧义。

class Parent {};
class Child1 : virtual public Parent {};
class Child2 : virtual public Parent {};
class Grandchild : public Child1, public Child2 {};

通过将继承方式设置为虚继承， Grandchild 类将只有一个 Parent 类的副本，解决了歧义问题。

友元函数的作用

友元函数提供了访问类私有成员的特权，但它们不是类的成员函数。它们通常用于在不同类之间建立特殊的通信机制。

class alpha {
private:
    int data;
    friend int frifunc(alpha, beta);
public:
    alpha() : data(3) {}
};

class beta {
private:
    int data;
    friend int frifunc(alpha, beta);
public:
    beta() : data(7) {}
};

int frifunc(alpha a, beta b) {
    return a.data + b.data;
}

在上述示例中， frifunc() 函数能够访问 alpha 和 beta 两个类的私有数据，尽管它不是这两个类的成员函数。