C++ 在继承中虚函数、纯虚函数、普通函数，三者的区别!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

http://www.cnblogs.com/xudong-bupt/p/3570304.html

在某 基类中声明为 virtual 并在一个或多个 派生类中被重新定 义的 成员函数，用法格式为：virtual 函数返回类型 函数名（参数表） { 函数体}；实现 多态性，通过指向派生类的基类 指针或引用，访问派生类中同名覆盖成员函数

中文名

虚函数

外文名

virtual function

定    义

被virtual关键字修饰的 成员函数

作    用

实现 多态性

形象解释

求同存异

关    键

用指向 基类的 指针或引用操作对象

声    明

 virtual 

简单地说，那些被virtual关键字修饰的 成员函数，就是虚函数。虚函数的作用，用专业术语来解释就是实现 多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离；用形象的语言来解释就是实现以共同的方法，但因个体差异，而采用不同的策略。下面来看一段简单的代码

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#include<iostream> using  namespace  std; class  A {      public :          void  print()          {              cout<< "This is A" <<endl;          } };   class  B :  public  A {      public :          void  print()          {              cout<< "This is B" <<endl;          } };   int  main() {      //为了在以后便于区分，我这段main()代码叫做main1      A a;      B b;      a.print();      b.print();      return  0; }

输出结果编辑

分别是“ThisisA”、“ThisisB”。通过class A和class B的print（）这个接口，可以看出这两个class因个体的差异而采用了不同的策略，但这是否真正做到了 多态性呢？No，多态还有个关键之处就是一切用指向 基类的 指针或引用来操作对象。那现在就把main（）处的代码改一改。

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int  main() {      //main2      A a;      B b;      A *p1 = &a;      A *p2 = &b;      p1->print();      p2->print();      return  0; }

运行一下看看结果，哟呵，蓦然回首，结果却是两个This is A。问题来了，p2明明指向的是class B的对象但却是调用的class A的print（）函数，这不是我们所期望的结果，那么解决这个问题就需要用到虚函数

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class  A {      public :          virtual  void  print(){cout<< "This is A" <<endl;} }; class  B :  public  A {      public :      void  print(){cout<< "ThisisB" <<endl;} };

毫无疑问，class A的 成员函数print（）已经成了虚函数，那么class B的print（）成了虚函数了吗？回答是Yes，我们只需在把基 类的成员函数设为virtual，其 派生类的相应的函数也会自动变为虚函数。所以，class B的print()也成了虚函数。那么对于在派生类的相应函数前是否需要用virtual关键字修饰，那就是你自己的问题了（语法上可加可不加，不加的话编译器会自动加上，但为了阅读方便和规范性，建议加上）。

现在重新运行main2的代码，这样输出的结果就是This is A和This is B了。

现在来消化一下，我作个简单的总结，指向 基类的 指针在操作它的 多态类对象时，会根据不同的类对象，调用其相应的函数，这个函数就是虚函数。

实现编辑

（如果你没有看过《Inside The C++ Object Model》这本书，但又急切想知道，那你就应该从这里开始）

虚函数是如何做到因对象的不同而调用其相应的函数的呢？现在我们就来剖析虚函数。我们先定义两个类

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class  A{ //虚函数示例代码      public :          virtual  void  fun(){cout<<1<<endl;}          virtual  void  fun2(){cout<<2<<endl;} }; class  B :  public  A{      public :          void  fun(){cout<<3<<endl;}          void  fun2(){cout<<4<<endl;} };

由于这两个类中有虚函数存在，所以 编译器就会为他们两个分别插入一段你不知道的数据，并为他们分别创建一个表。那段数据叫做vptr 指针，指向那个表。那个表叫做vtbl，每个类都有自己的vtbl，vtbl的作用就是保存自己类中虚函数的地址，我们可以把vtbl形象地看成一个 数组，这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址，请看图

通过左图，可以看到这两个vtbl分别为class A和class B服务。现在有了这个模型之后，我们来分析下面的代码

A *p=new A;

p->fun();

毫无疑问，调用了A::fun（），但是A::fun（）是如何被调用的呢？它像普通函数那样直接跳转到函数的代码处吗？No，其实是这样的，首先是取出vptr的值，这个值就是vtbl的地址，再根据这个值来到vtbl这里，由于调用的函数A::fun（）是第一个虚函数，所以取出vtbl第一个slot里的值，这个值就是A::fun（）的地址了，最后调用这个函数。现在我们可以看出来了，只要vptr不同，指向的vtbl就不同，而不同的vtbl里装着对应类的虚函数地址，所以这样虚函数就可以完成它的任务。

而对于class A和class B来说，他们的vptr 指针存放在何处呢？其实这个指针就放在他们各自的实例对象里。由于class A和class B都没有 数据成员，所以他们的实例对象里就只有一个vptr指针。通过上面的分析，现在我们来实作一段代码，来描述这个带有虚函数的类的简单模型。

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#include<iostream> using  namespace  std; //将上面“虚函数示例代码”添加在这里 int  main() {      void (*fun)(A*);      A *p= new  B;      long  lVptrAddr;      memcpy (&lVptrAddr,p,4);      memcpy (&fun, reinterpret_cast < long *>(lVptrAddr),4);      fun(p);      delete  p;      system ( "pause" );      return  0; }

用VC或 Dev-C++编译运行一下，看看结果是不是输出3，如果不是，那么太阳明天肯定是从西边出来。现在一步一步开始分析

void (*fun)(A*); 这段定义了一个 函数指针名字叫做fun，而且有一个A*类型的参数，这个函数指针待会儿用来保存从vtbl里取出的函数地址

A* p=new B; new B是向内存（内存分5个区：全局名字空间，自由存储区，寄存器，代码空间，栈）自由存储区申请一个内存单元的地址然后隐式地保存在一个 指针中.然后把这个地址赋值给A类型的指针P.

.

long lVptrAddr; 这个long类型的变量待会儿用来保存vptr的值

memcpy(&lVptrAddr,p,4); 前面说了，他们的实例对象里只有vptr指针，所以我们就放心大胆地把p所指的4bytes内存里的东西复制到lVptrAddr中，所以复制出来的4bytes内容就是vptr的值，即vtbl的地址

现在有了vtbl的地址了，那么我们现在就取出vtbl第一个slot里的内容

memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr),4); 取出vtbl第一个slot里的内容，并存放在 函数指针fun里。需要注意的是lVptrAddr里面是vtbl的地址，但lVptrAddr不是 指针，所以我们要把它先转变成指针类型

fun(p); 这里就调用了刚才取出的函数地址里的函数，也就是调用了B::fun（）这个函数，也许你发现了为什么会有参数p，其实类 成员函数调用时，会有个this指针，这个p就是那个this指针，只是在一般的调用中 编译器自动帮你处理了而已，而在这里则需要自己处理。

delete p; 释放由p指向的自由空间；

system("pause"); 屏幕暂停；

如果调用B::fun2（）怎么办？那就取出vtbl的第二个slot里的值就行了

memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr+4),4); 为什么是加4呢？因为一个 指针的长度是4bytes，所以加4。或者memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr)+1,4); 这更符合 数组的用法，因为lVptrAddr被转成了long*型别，所以+1就是往后移sizeof(long）的长度

代码示例编辑

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#include<iostream> using  name spacestd; class  A{ //虚函数示例代码2      public :          virtual  void  fun(){cout<< "A::fun" <<endl;}          virtual  void  fun2(){cout<< "A::fun2" <<endl;} }; class  B :  public  A{      public :          void  fun(){cout<< "B::fun" <<endl;}          void  fun2(){cout<< "B::fun2" <<endl;} }; //end//虚函数示例代码2 int  main() {      void (A::*fun)(); //定义一个函数指针      A *p= new  B;      fun=&A::fun;      (p->*fun)();      fun=&A::fun2;      (p->*fun)();      delete  p;      system ( "pause" );      return  0; }

误区

你能估算出结果吗？如果你估算出的结果是A::fun和A::fun2，呵呵，恭喜恭喜，你中圈套了。其实真正的结果是B::fun和B::fun2，如果你想不通就接着往下看。给个提示，&A::fun和&A::fun2是真正获得了虚函数的地址吗？

首先我们回到第二部分，通过段实作代码，得到一个“通用”的获得虚函数地址的方法

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#include<iostream> using  namespace  std; //将上面“虚函数示例代码2”添加在这里 void  CallVirtualFun( void *pThis,intindex=0) {      void (*funptr)( void *);      long  lVptrAddr;      memcpy (&lVptrAddr,pThis,4);      memcpy (&funptr, reinterpret_cast < long *>(lVptrAddr)+index,4);      funptr(pThis); //调用 } int  main() {      A *p =  new  B;      CallVirtualFun(p); //调用虚函数p->fun()      CallVirtualFun(p,1); //调用虚函数p->fun2()      system ( "pause" );      return  0; }

CallVirtualFun

现在我们拥有一个“通用”的CallVirtualFun方法。

这个通用方法和第三部分开始处的代码有何联系呢？联系很大。由于A::fun（）和A::fun2（）是虚函数，所以&A::fun和&A::fun2获得的不是函数的地址，而是一段间接获得虚函数地址的一段代码的地址，我们形象地把这段代码看作那段CallVirtualFun。 编译器在编译时，会提供类似于CallVirtualFun这样的代码，当你调用虚函数时，其实就是先调用的那段类似CallVirtualFun的代码，通过这段代码，获得虚函数地址后，最后调用虚函数，这样就真正保证了 多态性。同时大家都说虚函数的效率低，其原因就是，在调用虚函数之前，还调用了获得虚函数地址的代码。

其他信息

定义虚函数的限制：（1）非 类的成员函数不能定义为虚函数，类的成员函数中 静态成员函数和 构造函数也不能定义为虚函数，但可以将 析构函数定义为虚函数。实际上，优秀的程序员常常把 基类的析构函数定义为虚函数。因为，将基类的析构函数定义为虚函数后，当利用delete删除一个指向 派生类定义的 对象指针时，系统会调用相应的类的析构函数。而不将析构函数定义为虚函数时，只调用基类的析构函数。

（2）只需要在声明函数的类体中使用 关键字“virtual”将函数声明为虚函数，而定义函数时不需要使用关键字“virtual”。

（3）当将基类中的某一 成员函数声明为虚函数后，派生类中的同名函数（函数名相同、参数列表完全一致、返回值类型相关）自动成为虚函数。

（4）如果声明了某个成员函数为虚函数，则在该类中不能出现和这个成员函数同名并且返回值、参数个数、类型都相同的非虚函数。在以该类为 基类的 派生类中，也不能出现这种同名函数。

虚函数联系到 多态，多态联系到继承。所以本文中都是在继承层次上做文章。没了继承，什么都没得谈。

最后说明

本文的代码可以用VC6和Dev-C++4.9.8.0通过编译，且运行无问题。其他的 编译器小弟不敢保证。其中的类比方法只能看成模型，因为不同的编译器的底层实现是不同的。例如this 指针，Dev-C++的gcc就是通过压栈，当作 参数传递，而VC的编译器则通过取出地址保存在ecx中。所以这些类比方法不能当作具体实现。

1.虚函数(impure virtual)

　　C++的虚函数主要作用是“运行时多态”，父类中提供虚函数的实现，为子类提供默认的函数实现。

　　子类可以重写父类的虚函数实现子类的特殊化。

　　如下就是一个父类中的虚函数：

class A
{
public:
    virtual void out2(string s)
    {
        cout<<"A(out2):"<<s<<endl;
    }
};

2.纯虚函数(pure virtual)

　　C++中包含纯虚函数的类，被称为是“抽象类”。抽象类不能使用new出对象，只有实现了这个纯虚函数的子类才能new出对象。

　　C++中的纯虚函数更像是“只提供申明，没有实现”，是对子类的约束，是“接口继承”。

　　C++中的纯虚函数也是一种“运行时多态”。

　　如下面的类包含纯虚函数，就是“抽象类”：

class A
{
public:
    virtual void out1(string s)=0;
    virtual void out2(string s)
    {
        cout<<"A(out2):"<<s<<endl;
    }
};

3.普通函数(no-virtual)

　　普通函数是静态编译的，没有运行时多态，只会根据指针或引用的“字面值”类对象，调用自己的普通函数。

　　普通函数是父类为子类提供的“强制实现”。

　　因此，在继承关系中，子类不应该重写父类的普通函数，因为函数的调用至于类对象的字面值有关。

4.程序综合实例

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    virtual void out1()=0;  ///由子类实现
    virtual ~A(){};
    virtual void out2() ///默认实现
    {
        cout<<"A(out2)"<<endl;
    }
    void out3() ///强制实现
    {
        cout<<"A(out3)"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    virtual ~B(){};
    void out1()
    {
        cout<<"B(out1)"<<endl;
    }
    void out2()
    {
        cout<<"B(out2)"<<endl;
    }
    void out3()
    {
        cout<<"B(out3)"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A *ab=new B;
    ab->out1();
    ab->out2();
    ab->out3();
    cout<<"************************"<<endl;
    B *bb=new B;
    bb->out1();
    bb->out2();
    bb->out3();

    delete ab;
    delete bb;
    return 0;
}

执行结果：