C++ 虚函数浅析与总结

定义

在基类中用关键字virtual修饰的成员函数称为虚成员函数,虚函数的定义格式为:

virtual<类名><函数名>(参数)
{.......}

一旦一个成员在父类中被声明为虚成员函数后,在派生类中则自动的被生成了虚函数(不管是否添加virtual关键字)。
C++中仅仅允许将成员函数定义为虚函数,顶层函数是不可以定义为虚函数的。

virtual void f()//error
{   }

和普通成员函数一样,子类中的虚函数也是可以继承别的函数。

虚函数若在类外定义,则在定义函数中无需再次添加virtual关键字了。

C++使用虚成员函数表来实现运行期的绑定,即动态联编。

一般说来,使用动态绑定会影响使用效率。因为虚函数表存储需要额外的空间,并且对虚函数表的查询也是需要时间的。
析构函数可以是虚析构函数,用来避免内存泄漏。
构造函数绝对不可以是虚函数,因为构造函数的调用需要明确知道对象的信息,而虚拟的调用仅仅暴露接口,无法获得所需信息。
只有非静成员函数才可以是虚函数!

注意:重载函数和虚函数的区别是一个是在编译期进行绑定的,一个是在动态期进行绑定的。

虚函数有可能发生重载和隐藏和覆盖,看下面几段笔者找来的案例代码分析一下。

#include<iostream>
using namespace std;
class B{
public:
    virtual void m(){cout<<"B::m()"<<endl;}
};
class A:public B{
public:
    void m(){cout<<"A::m()"<<endl;}
};

int main(){
    B* p;
    A a;
    p=new A;
    p->m();
    return 0;
}
//output is:A::m()

做一点轻微变动

#include<iostream>
using namespace std;
class B{
public:
    //不再是虚成员函数
    void m(){cout<<"B::m()"<<endl;}
};
class A:public B{
public:
    //下面的覆盖上方
    void m(){cout<<"A::m()"<<endl;}
};

int main(){
    B* p;
    A a;
    p=new A;
    p->m();//编译期绑定
    a.m();
    a.B::m();
    return 0;
}

为了对上面这个案例作出补充

#include<iostream>
using namespace std;
class B{
public:
    //不再是虚成员函数
    void m(int i){cout<<"B::m()"<<endl;}
};
class A:public B{
public:
    //下面的覆盖上方
    void m(){cout<<"A::m()"<<endl;}
};

int main(){
    B* p;
    A a;
    p=new A;
    p->m();//error
    p->m(12);//编译期绑定
    a.m();
    return 0;
}

基类通过在其成员函数的声明语句之前加上 virtual 关键字使得该函数执行动态绑定,任何构造函数之外的非静态函数都可以是虚函数。如果基类把一个函数声明为虚函数,则该函数在派生类中隐式地也是虚函数(派生类可以不重写虚函数,必须重写纯虚函数)。

虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。每个包含有虚函数的类有一个虚表,在有虚函数的类的实例中保存了虚表的指针,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。

虚函数要么必须有定义,要么必须声明为一个纯虚函数。

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    virtual void test();
};

class Derived: public Base
{
};
int main(){
    Derived d;      // 链接错误,如果没有该定义语句,则不会链接出错。
    return 0;
}

而对于纯虚函数来说,由于不能生成纯虚函数的对象,所以不需要知道纯虚函数的定义。不过这里有一个例外,前面有提起过如果将析构函数声明为纯虚函数,那么必须提供定义(可以为空函数体),因为派生类的析构函数隐含了对基类析构函数的调用,所以链接器必须要能够找到函数地址。

此外,要知道常见的不能声明为虚函数的有:1.普通函数(非成员函数);2,静态成员函数;3,内联成员函数;4,构造函数;5,友元函数。
总结一句为任何构造函数之外的非静态成员函数可以声明为虚函数。

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