虚函数和虚函数表
在了解什么是虚函数之前，首先要理解什么是动态绑定。
动态绑定
- 动态绑定是C++类指针或引用的特性，当编译器遇到一个基类指针或引用时，并不直接确定其类型，而是在运行时根据其具体指向来调用对应的函数。
- 为什么基类指针和引用可以指向派生类呢？因为类的继承关系是一种is a的关系，即派生类是特殊的基类，因此基类指针和引用可以指向派生类，但是此时的基类指针和引用，只能访问基类的对象和成员函数。如果想要在不发生强制类型转换的情况下访问派生类的成员函数，就要用到虚函数的概念。
虚函数应用示例
- 虚函数的实现前提是，派生类和基类中存在同样的函数，名字和形参列表都一致，在基类中该函数有virtual关键字声明，派生类中无所谓。
- 于是当程序执行遇到基类指针或者引用时，先判断指向的类型，再根据类型调用相关的函数。注意：只要是基类指针指向的虚函数调用，均会实行动态绑定，容易忽略的一点是在基类的成员函数内部发生的调用，隐含了this指针，所以同样会发生动态绑定。可以观察以下代码，猜测其输出，然后和运行结果进行对比。
#include <iostream>
using namespace std;
class base
{
public:
virtual void display()
{
cout<<"I am base display\n";
}
void display(int i)
{
cout<<"base i="<<i<<endl;
}
void show()
{
cout<<"this is base show"<<endl;
display();
}
};
class derived:public base
{
public:
void display( )
{
cout<<"I am derived display\n";
}
void display(int i)
{
cout <<"derived i ="<<i<<endl;
}
void show()
{
cout<<"this is derived show"<<endl;
display();
}
};
int main()
{
base *b;
derived d;
b=&d;
b->base::display();
b->display(10);
b->show();
return 0;
}
/*运行结果：
I am base display
base i=10
this is base show
I am derived display
*/
- 在上述例子中同时涉及了函数重载和虚函数的动态绑定。可以看到即使是在基类的非虚函数中调用虚函数，也会发生动态绑定。
- 想要直接，确定的调用基类的成员函数，必须使用类限定符。而如果不使用虚函数，使用派生类限定符直接调用派生类的成员函数，此时会进行静态绑定，编译器检测到调用与指针类型不符合，会报错。
虚函数的实现：虚函数表
虚函数具体是如何实现的呢？如果一个成员函数是虚函数，那么在基类指针发生虚函数调用的地方，编译器不会给出函数调用地址，而是检索基类的派生链，找到其所有派生类，建立一个虚函数表，表的内容是对象类型，和对应的虚函数的调用地址。在程序运行时，根据对象类型找到对应的虚函数入口，从而实现了动态绑定。
虚函数的意义
虚函数有什么作用呢？虚函数使得我们在编写程序时不需要考虑对象的具体类型，可以使用统一的代码来完成对不同类型的对象的处理。相当于对上层函数隐藏了各种复制派生类的具体实现，而提供了统一的接口，就像交通工具类可以派生出轮船，飞机，汽车火车，每个派生类都有move函数，move的方式也不一样，但是需要调用交通工具类进行move操作的函数则不需要关心被调用的对象是如何实现move的，它只需要使用一个交通工具类对象调用move函数就可以了。
抽象类和纯虚函数
在虚函数的基础上，进一步设想，假如我现在要设计一个基类来派生出不同的子类，我要求每种子类都要实现某个功能。但是基类不需要或者没有办法实现这个功能，只是提供了一个大致框架方便统一调用，我该怎么办呢？
- 学过java的同学会想到java中的接口类型，只需给出函数的声明而不需要实现。在C++中类似的功能由抽象类实现。
- 就像上述提到的交通工具类派生出轮船，飞机，汽车、火车类，每个类都要有move函数，所以move函数应该是虚函数才能实现动态绑定。但是没有具体指明交通工具类型时，我们无法对move函数进行定义，所以此时可以把交通工具类声明为抽象类。
- 抽象类就是其中的虚函数只有声明，没有定义的类型，我们用
虚函数声明=0的形式来进行表示。这种虚函数，称为纯虚函数。 - 抽象类，顾名思义，抽象的，没有具体实现，因此无法生成其对象，而抽象类的派生类必须对抽象类中的纯虚函数进行实现，否则仍然是抽象类。
虚基类和虚继承
虚基类和虚继承主要是用来解决交叉继承的问题。
- 在普通继承方式中，派生类继承基类的同时，派生类的对象会生成一份基类对象，如果- 基类对象又有基类，派生类同时还会拥有一个间接基类对象。问题来了，派生类可能会拥有两个或者多个直接基类，如果这些直接基类又是从同一个基类继承而来，那么派生类就会拥有许多个间接基类的对象。
- 而在有些情况下，我们希望所有的间接基类继承都只会指向同一个间接基类对象，在这种情况下就要用到虚继承，而虚继承对应的间接基类，也就是那个我们只需要一份对象的间接基类，称为虚基类。
- 所以事实上，虚基类不是类本身的特性，而是在某个类被虚继承之后，我们给他的称呼。任何一个非抽象类，都可以用来声明虚继承，都可以是一个虚基类。
- 同时，由于虚基类必须保证其对象的唯一性，因此虚基类的对象实例化必须由最底层的派生类显式给出，否则就会产生冲突。也即是说，如果一个类声明了虚继承，则虚基类对象的构造需要也必须由这个类的派生类实现，除非这个类没有派生类。
虚基类的代码实现
#include <iostream>
using namespace std;
class transportation
{
public:
transportation(int i)
{
cout<<"transportation "<<i<<" born"<<endl;
}
};
class car:virtual public transportation
{
public:
car(int i):transportation(i)
{
cout<<"car "<<i<<" born"<<endl;
}
};
class plane:virtual public transportation
{
public:
plane(int i):transportation(i)
{
cout<<"plane "<<i<<" born"<<endl;
}
};
class carplane:public car,public plane
{
public:
carplane(int i ):car(i+2),plane(i+3)
{
cout<<"carplane "<<i<<" born"<<endl;
}
};
int main()
{
carplane t(0);
return 0;
}
/*程序输出
transportation 1 born
car 2 born
plane 3 born
carplane 0 born
*/
/*如果没有使用虚继承的方式，则程序输入为：
transportation 2 born
car 2 born
transportation 3 born
plane 3 born
carplane 0 born
*/