C++ 虚函数详解2

    技术2022-05-20  43

    1.简介     虚函数是C++中用于实现多态(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。假设我们有下面的类层次:class A{public:    virtual void foo() { cout << "A::foo() is called" << endl;}};class B: public A{public:    virtual void foo() { cout << "B::foo() is called" << endl;}};那么,在使用的时候,我们可以:A * a = new B();a->foo();       // 在这里,a虽然是指向A的指针,但是被调用的函数(foo)却是B的!    这个例子是虚函数的一个典型应用,通过这个例子,也许你就对虚函数有了一些概念。它虚就虚在所谓“推迟联编”或者“动态联编”上,一个类函数的调用并不是在编译时刻被确定的,而是在运行时刻被确定的。由于编写代码的时候并不能确定被调用的是基类的函数还是哪个派生类的函数,所以被成为“虚”函数。

    2. 虚函数的语法     虚函数的标志是“virtual”关键字。2.1 使用virtual关键字     考虑下面的类层次:class A{public:    virtual void foo();};class B: public A{public:    void foo();    // 没有virtual关键字!};class C: public B  // 从B继承,不是从A继承!{public:    void foo();    // 也没有virtual关键字!};    这种情况下,B::foo()是虚函数,C::foo()也同样是虚函数。因此,可以说,基类声明的虚函数,在派生类中也是虚函数,即使不再使用virtual关键字。2.2 纯虚函数     如下声明表示一个函数为纯虚函数:class A{public:    virtual void foo()=0;   // =0标志一个虚函数为纯虚函数};    一个函数声明为纯虚后,纯虚函数的意思是:我是一个抽象类!不要把我实例化!纯虚函数用来规范派生类的行为,实际上就是所谓的“接口”。它告诉使用者,我的派生类都会有这个函数。2.3 虚析构函数     析构函数也可以是虚的,甚至是纯虚的。例如:class A{public:    virtual ~A()=0;   // 纯虚析构函数};    当一个类打算被用作其它类的基类时,它的析构函数必须是虚的。考虑下面的例子:class A{public:    A() { ptra_ = new char[10];}    ~A() { delete[] ptra_;}        // 非虚析构函数private:    char * ptra_;};class B: public A{public:    B() { ptrb_ = new char[20];}    ~B() { delete[] ptrb_;}private:    char * ptrb_;};void foo(){    A * a = new B;    delete a;}    在这个例子中,程序也许不会象你想象的那样运行,在执行delete a的时候,实际上只有A::~A()被调用了,而B类的析构函数并没有被调用!这是否有点儿可怕?    如果将上面A::~A()改为virtual,就可以保证B::~B()也在delete a的时候被调用了。因此基类的析构函数都必须是virtual的。    纯虚的析构函数并没有什么作用,是虚的就够了。通常只有在希望将一个类变成抽象类(不能实例化的类),而这个类又没有合适的函数可以被纯虚化的时候,可以使用纯虚的析构函数来达到目的。2.4 虚构造函数?     构造函数不能是虚的。3. 虚函数使用技巧

     

    3.1 private的虚函数     考虑下面的例子:class A{public:    void foo() { bar();}private:    virtual void bar() { ...}};class B: public A{private:    virtual void bar() { ...}};    在这个例子中,虽然bar()在A类中是private的,但是仍然可以出现在派生类中,并仍然可以与public或者protected的虚函数一样产生多态的效果。并不会因为它是private的,就发生A::foo()不能访问B::bar()的情况,也不会发生B::bar()对A::bar()的override不起作用的情况。    这种写法的语意是:A告诉B,你最好override我的bar()函数,但是你不要管它如何使用,也不要自己调用这个函数。3.2 构造函数和析构函数中的虚函数调用     一个类的虚函数在它自己的构造函数和析构函数中被调用的时候,它们就变成普通函数了,不“虚”了。也就是说不能在构造函数和析构函数中让自己“多态”。例如:class A{public:    A() { foo();}        // 在这里,无论如何都是A::foo()被调用!    ~A() { foo();}       // 同上    virtual void foo();};class B: public A{public:    virtual void foo();};void bar(){    A * a = new B;    delete a;}    如果你希望delete a的时候,会导致B::foo()被调用,那么你就错了。同样,在new B的时候,A的构造函数被调用,但是在A的构造函数中,被调用的是A::foo()而不是B::foo()。3.3 多继承中的虚函数

     

    3.4 什么时候使用虚函数     在你设计一个基类的时候,如果发现一个函数需要在派生类里有不同的表现,那么它就应该是虚的。从设计的角度讲,出现在基类中的虚函数是接口,出现在派生类中的虚函数是接口的具体实现。通过这样的方法,就可以将对象的行为抽象化。


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