虚函数与多态
一、基础知识
1.多态性是指一个名字，多种语义；或界面相同，多种实现。
重载函数是多态性的一种简单形式。
虚函数允许函数调用与函数体的联系在运行时才进行，称为动态联编，switch语句是一个动态联编的例子。程序编译阶段不能预知switch表达式的值，一直要等到程序运行时，对表达式求值之后，才能实现case子句的匹配，决定代码的执行分支。需要进行条件判断决定程序流程的条件语句，循环语句的情况也相同
静态联编是指程序之间的匹配，连接在编译阶段，即程序运行之前完成，也成为早期匹配。例如调用一个已经说明的函数，编译期间就能准确获得函数入口地址，返回地址和参数传递信息，从而完成匹配。
2. 冠以关键字 virtual 的成员函数称为虚函数
实现运行时多态的关键首先是要说明虚函数，另外，必须用
基类指针调用派生类的不同实现版本
3.基类指针和派生类指针与基类对象和派生类对象有四种可能匹配的使用方式：
（1）直接用基类指针引用基类对象
（2）直接用派生类指针引用派生类对象
（3）用基类指针引用派生类对象
（4）用派生类指针引用基类对象
通过基类指针只能访问从基类继承的成员
4.冠以关键字virtual的成员函数被称为虚函数
实现运行时多态的关键是要先说明虚函数，而且必须用基类指针调用派生类的不同实现版本 尽管可以向调用其他成员函数那样，显示的用对象名来调用一个虚函数，但只有使用同一个基类指针访问的虚函数，才称为运行时的多态。
5.一个虚函数，在派生类层界面相同的重载函数都保持虚特性
虚函数必须是类的成员函数
不能将友元说明为虚函数，但虚函数可以是另一个类的友元
析构函数可以是虚函数，但构造函数不能是虚函数
6.虚函数的重载特性：
在派生类中重载基类的虚函数要求函数名、返回类型、参数个数、
参数类型和顺序完全相同
如果仅仅返回类型不同，C++认为是错误重载
如果函数原型不同，仅函数名相同，丢失虚特性
例如以下程序：
class base
{public :
virtual void vf1 ( ) ;
virtual void vf2 ( ) ;
virtual void vf3 ( ) ;
void f ( ) ;
} ;
class derived : public base
{public :
void vf1 ( ) ; // 虚函数
void vf2 ( int ) ; // 重载，参数不同，虚特性丢失
char vf3 ( ) ; //error，仅返回类型不同
void f ( ) ; // 非虚函数重载
} ;
7. 构造函数不能是虚函数。建立一个派生类对象时，必须从类层次的根开始，沿着继承路径逐个调用基类的构造函数
析构函数可以是虚的。虚析构函数用于指引 delete 运算符正确析构动态对象
例如 普通析构函数在删除动态派生类对象的调用时的情况
#include<iostream>
usingnamespace std ;
classA
{ public:
~A(){ cout << "A::~A() iscalled.\n" ; }
} ;
classB : public A
{ public:
~B(){ cout << "B::~B() iscalled.\n" ; }
};
intmain() {
A *Ap = new B ;
B *Bp2 = new B ;
cout << "delete firstobject:\n" ;
delete Ap;
cout << "delete secondobject:\n" ;
delete Bp2 ;
}
输出结果为：
delete first object:
A::~A()is called.
deletesecond() object:
B::~B()is called.
A::~A()is called.
虚析构函数在删除动态派生类对象的调用情况
#include<iostream>
usingnamespace std ;
classA
{ public:
virtual ~A(){ cout <<"A::~A() is called.\n" ; }
} ;
classB : public A
{ public:
~B(){ cout << "B::~B() iscalled.\n" ; }
};
intmain()
{ A *Ap = new B ;
B *Bp2 = new B ;
cout << "delete firstobject:\n" ;
delete Ap;
cout << "delete secondobject:\n" ;
delete Bp2 ;
}
输出结果为:
B::~B()is called.
A::~A()is called.
deletesecond object:
B::~B()is called.
A::~A()is called.
从程序运行结果可以看出，定义了基类虚析构函数之后，基类指针指向的派生类动态对象也可以正确的用delete析构。设计类层次结果时，往往不能预知使用它的各种复杂情况，所以为基类提供一个虚析构函数，能够使派生类对象在不同状态下正确调用析构函数。因此可以说，将基类的析构函数说明为虚函数没有坏处
8. 虚函数是一种特殊的虚函数，
在许多情况下，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。
这就是纯虚函数的作用。
纯虚函数是一个在基类中说明的虚函数，在基类中没有定义， 要求任何派生类都定义自己的版本
纯虚函数为各派生类提供一个公共界面
纯虚函数说明形式：
virtual 类型 函数名（参数表）= 0 ;
一个具有纯虚函数的基类称为抽象类。
对于抽象类的使用C++有以下限制：
1. 抽象类只能用作其他类的基类；
2. 抽象类不能建立对象
3. 对象类不能用作参数类型，函数返回类型或显示类型转换
但是，可以说明抽象类的指针和引用：
例如，对Figure抽象类的使用：
Figurex; //错误，抽象类不能建立对象
Figure*p; //正确，可以说明抽象类对象
Figuref(); //错误，抽象类不能用作返回类型
voidg(Figure); //错误，抽象类不能作为参数类型
Figure&h(Figure &); //正确，可以说明抽象类的引用
class point { /*……*/ } ;
class shape ； // 抽象类
{point center ;
……
public :
point where ( ) { return center ; }
void move ( point p ) { center = p ; draw ( ) ; }
virtual void rotate ( int ) = 0 ; // 纯虚函数
virtual void draw ( ) = 0 ; //纯虚函数
};
…...
class ab_circle : public shape
{ int radius ;
public : void rotate ( int ) { } ;
};
ps:
ab_circle类仍为抽象类
ab_circle:: draw ( ) 、ab_circle :: rotate ( )
也是纯虚函数
要使 ab_circle 成为非抽象类，
必须作以下说明：
class ab_circle : public shape
{ int radius ;
public :
void rotate ( int ) ;
void draw ( ) ;
} ;
并提供 ab_circle :: draw ( )
和 ab_circle :: rotate ( int )
的定义
二，总结
虚函数和多态性是软件的设计易于扩充，使用类库更为灵活
冠以关键字virtual的成员函数成为虚函数。派生类可以重载基类的虚函数
如果通过对象名和点运算符的方式调用虚函数，则调用关联在编译时由引用对象的类型确定，成为静态联编；
如果一个基类中包含虚函数，则通常把它的析构函数说明为虚析构函数。这样，它的所有派生类析构函数也自动成为虚析构函数（即使它们与基类的析构函数名称不同）；
具有纯析构函数的类称为 抽象类，抽象类只能作为基类，不能建立实例化对象。如果抽象类的派生类不提供虚函数的实现，则他依然是抽象类。