C++ 之【virtual小结】- 虚函数虚继承

最新推荐文章于 2025-03-01 21:54:32 发布

wjydym

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C++virtual小结

被virtual修饰的分为两类：虚函数和虚继承

一：虚函数

当函数被virtual关键字修饰时，该函数被称为虚函数，MSDN上解释如下：

虚函数是指一个类中你希望重载的成员函数，当你用一个基类指针或引用指向一个继承类对象的时候，你调用一个虚函数，实际调用的是继承类的版本。若继承类未对虚函数重新定义，调用的仍是基类中的定义。

在成员函数(必须为虚函数)的形参列表后面写上=0，则成员函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。纯虚函数在派生类中重新定义以后，派生类才能实例化出对象。纯虚函数是一定要被继承的，否则它存在没有任何意义。

例：

#include<iostream>

using namespace std;

class Parent//声明父类
{
public:
    void Function1()
    {
        cout << "执行Parent.Function1\n";
    }
    virtual void Function2()
    {
        cout << "执行Parent.Function2\n";
    }
};

class Child :public Parent//声明子类
{
    void Function1()
    {
        cout << "执行Child.Function1\n";
    }
    void Function2()
    {
        cout << "执行Child.Function2\n";
    }
};
Parent *p;//声明Parent指针
int main()
{
    cout << "输入1，使指针指向Parent类1，输入其他，使指针指向Child子类";
    if ((cin.get()) == '1')
        p = new Parent;
    else
        p = new Child;
    p->Function1();
    p->Function2();
    cin.get();
    cin.get();
    main();//递归main()，实现循环
    return 0;
}

输出结果如下：


 
 
  
  
  输入1，使指针指向Parent类1，输入其他，使指针指向Child子类 

  输入：1 

  执行Parent.Function1 

  执行Parent.Function2  
  
  
  
  输入1，使指针指向Parent类1，输入其他，使指针指向Child子类 

  输入：2 

  执行Parent.Function1 

  执行Child.Function2

 
 

可以看到： 

我们声明了一个Parent指针，当输入为1时，指针指向Parent对象，两个函数正确执行。 

然而，当输入2时，指针实际却指向了Child类，此时，Function1执行的却是Parent中的。FUnction2正确执行。 

为何指向Child的1Function1函数执行错误了呢？


 
 
  
  
    因为我们是用一个Parent指针调用Function1,虽然这个指针指向的是Child类的对象，但是编译器无法知道这一事实（直到运行时程序才能根据用户的输入判断指针指向的对象），它只能按照调用Parent的函数来理解并编译。所以会出错。

 
 

为何指向CHild的Function2函数正确执行了呢？  


 
 
  
  
    注意到：Parent类中的Function2使用了Virtual关键字修饰，也就是说，它是一个虚函数。虚函数最关键的特点是“动态联编”，它可以在运行时判断指针指向的对象，并正确调用对象的函数。 

 
 


 
 



二：虚继承

虚继承是多重继承中特有的概念。虚拟基类是为解决多重继承而出现的。

  
  
  
  1

间接或直接地继承同一基类，会在子类中存在多份拷贝。这样将存在两个问题：①浪费存储空间；②存在二义性

①浪费存储空间
例：
如图：类D继承来自类B1、B2，而类B1、B2都继承来自类A，因此会出现如图所示局面（A为非虚基类）：
这里写图片描述
为了节省内存空间，可以将B1、B2对A的继承定义为虚继承，那么A就成了虚拟基类。成为下图所示的局面。

实现代码如下：

class A{};
class B1 :public virtual A{};
class B2 :public virtual A{};
class D  :public B1,public B2{};

②二义性 

仍然以A、B1、B2、D为例，代码如下：



//CForQt.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    void f()
    {
        cout << "A.f()" << endl;
    }
private:
    int k;//若基类没有数据成员，则在这里多重继承编译不会出现二义性
};
class B1 :public A{};
class B2 :public A{};
class D  :public B1,public B2{};

int main()
{
    D d;
    d.f();
    cin.get();
    return 0;
}

编译时会出现如下错误：


  
  
  
   
   1>—— 已启动生成: 项目: CForQt, 配置: Debug Win32 —— 

  1>CForQt.cpp 

  1>c:\users\31951\source\repos\cforqt\cforqt\cforqt.cpp(25): error C2385: 对“f”的访问不明确 

  1>c:\users\31951\source\repos\cforqt\cforqt\cforqt.cpp(25): note: 可能是“f”(位于基“A”中) 

  1>c:\users\31951\source\repos\cforqt\cforqt\cforqt.cpp(25): note: 也可能是“f”(位于基“A”中) 

  1>已完成生成项目“CForQt.vcxproj”的操作 - 失败。 

  ========== 生成: 成功 0 个，失败 1 个，最新 0 个，跳过 0 个 ==========

  
  

从报错中可以看到：编译出错的问题在于对“f”的访问不明确 

之所以出现上述问题，是因为编译器在进行编译时，需要确定子类的函数定义，若A:f()是确定的，那么在编译B1、B2是会在编译器的语法树上生成B1::f()和B2::f()等标识，那么在编译D时，由于B1、B2都有一个函数f()，此时编译器将试图生成两个D::f()标识，显然这时就要报错了。（当我们不使用D::f()时，以上标识都不会生成，所以，如果去掉d.f()一句，编译器不会报错） 

为了解决上述问题，可以使用虚继承来解决：



#include<iostream>

using namespace std;
class A
{
public:
    void f()
    {
        cout << "A.f()" << endl;
    }
private:
    int k;//若基类没有数据成员，则在这里多重继承编译不会出现二义性
};
class B1 :public virtual A{};
class B2 :public virtual A{};
class D  :public B1,public B2{};

int main()
{
    D d;
    d.f();
    cin.get();
    return 0;
}

此时，编译器输出结果为：  


   
   
  
    
    A.f()

   
   

参考： 

C++中virtual（虚函数）的用法 

百度百科：虚继承 

转：C++中虚继承的作用及底层实现原理

注：本人能力有限，若博文有错，敬请指正