C++ 虚函数 从入门到精通

写在前面

在面向对象的程序设计中为什么会出现虚函数这个说法呢？
万物究其本源：
1.面向对象的三大特征：

• 封装：类
• 继承
• 多态：动态绑定，当使用基类的引用（或者指针）对象调用一个虚函数时，将发生动态绑定，会根据对象本身的类型调用对应的函数

2.虚函数是在继承这一特征上出现的
继承指的是基类和派生类的层次关系，派生类可以直接或间接的继承基类。

• 基类：定义在层次关系中，所有类共同拥有的数据成员
• 派生类：定义各自特有的成员

在基类中定义的成员函数，如果在派生类中各自定义自己的版本，则在基类中将该函数定义成虚函数；派生类中如果将继承来的虚函数重新定义了，可以在形参列表后加上override关键字，来表明改写了基类的虚函数

虚函数

虚函数是通过虚函数表来实现的，更详细内容参考：详细内容

类派生列表

作用：指名派生类是从哪些基类继承而来的
位置：紧跟在派生类的类名后面，由 冒号 和 以逗号分隔的基类名组成，基类名前需指名继承的级别（private、protected、public）
基类：

派生类：

基类和派生类详解

• 类内除构造函数之外的非静态成员函数都可以定义成虚函数

• virtual关键字只可以出现在类内对该函数进行声明时，在类的外部定义该成员函数时不能出现

• 当通过指针或者引用调用虚函数时，虚函数的解析过程发生在程序 运行时 而 不是在编译时，与其绑定的对象有关，只有这种情况会出现对象的静态类型和动态类型不一致的情况；普通对象调用虚函数或者非虚函数时，在编译时绑定到该对象所属类的函数上。

• 派生类可以覆盖其基类中的虚函数，也可以不覆盖，如果不覆盖，默认继承基类中的版本

• 派生类覆盖基类中的虚函数时，可以加上virtual关键字，也可以不加，因为一旦该函数声明成虚函数，在其所有的派生类中都是虚函数

• 派生类中虚函数的返回类型 需要 和基类中虚函数的返回类型是一致的，但是当虚函数返回是该类的指针或者引用时，上述规则就无效。例如D是从B派生来的，B中的虚函数返回的是B*，D中对应的虚函数可以返回D*，但这时候要求从D到B的类型转化是可访问的

• 派生类中虚函数的形参 要和基类中对应虚函数的形参严格匹配。如果派生类中的虚函数和基类中的基函数名字相同，但是形参列表不同，这时候，派生类中的虚函数并没有覆盖基类中的虚函数，而是新定义的函数，与基类中的同名虚函数相互独立。
  如果这种参数列表不匹配的情况，是写错了，编译器并不会报错，但是为了让编译器检查出来，可以加上override关键字，来指名该函数是覆盖基类中的基函数
  

• 如果虚函数不希望被派生类覆盖，则加上final关键字
  

• 如果对虚函数的调用不希望是动态绑定，则可以通过类作用域运算符来指定调用哪个类的虚函数
  

纯虚函数

• 在声明类的成员函数时，在 分号 前加上 =0 ，就表明该函数是纯虚函数，=0只能出现在函数的声明处
• 纯虚函数如果要定义的话，必须要定义在类的外部
• 含有纯虚函数的类称为抽象基类，不能定义该类的对象，即不能创建抽象基类的对象。在抽象基类的派生类中，必须覆盖纯虚函数，否则该派生类依然是抽象基类

实例

参考链接

#include <bits/stdc++.h>
#include <iostream> 
#include <stdlib.h>
using namespace std; 

class CA 
{ 
public: 
    void f() 
    { 
        cout << "CA f()" << endl; 
    } 
    virtual void ff() 
    { 
        cout << "CA ff()" << endl; 
        f(); 
    } 
}; 

class CB : public CA 
{ 
public : 
    virtual void f() 
    { 
        cout << "CB f()" << endl; 
    } 
    void ff() 
    { 
        cout << "CB ff()" << endl; 
        f(); 
        CA::ff(); 
    } 
}; 
class CC : public CB 
{ 
public: 
    virtual void f() 
    { 
        cout << "C f()" << endl; 
    } 
}; 

int main() 
{ 
    CB b; 
    CA *ap = &b; 
    CC c; 
    CB &br = c; 
    CB *bp = &c; 

    ap->f(); //CA f()
    cout << endl;

    b.f(); //CB f()
    cout << endl;

    br.f(); //C f()
    cout << endl;

    bp->f(); //C f()
    cout << endl;

    ap->ff(); //CB ff() CB f() CA ff() CA f()
    cout << endl;

    bp->ff(); //CB ff() C f() CA ff() CA f()
    cout << endl;

    return 0; 
}

运行结果：

CA f()

CB f()

C f()

C f()

CB ff()
CB f()
CA ff()
CA f()

CB ff()
C f()
CA ff()
CA f()

总结：

• 如果指针或者引用对象所调用的函数是虚函数，那么调用它所指向 或者 绑定 的对象所属类的虚函数（动态绑定，在程序运行时确定所指向的类型）
• 如果调用的是非虚函数，那么直接调用该指针类型或者引用类型所属类的虚函数（静态绑定，在编译时就确定了该指针或引用指向对象的类型）特别注意 第一行的输出 ap->f(); //CA f()