【C++】深入理解C++虚函数与纯虚函数

文章目录

• 一、虚函数（Virtual Function）
• • 1.1 定义和作用
  • 1.2 实现原理
  • 1.3 示例代码
  • 1.4 虚函数的重写
  • • 定义
    • 规则
    • 注意事项
    • 示例
    • 1.5 基类和派生类的虚函数表
    • • **示例理解**
      • 二、纯虚函数（Pure Virtual Function）
      • • 2.1 定义和作用
        • 2.2 示例代码
        • 三、总结

          在C++面向对象编程中，多态性是其三大特性之一（封装、继承和多态）。为了实现多态性，C++引入了虚函数（Virtual Function）和纯虚函数（Pure Virtual Function）的概念。本文将深入探讨虚函数和纯虚函数的原理和应用，帮助读者更好地理解它们在C++中的作用。

          一、虚函数（Virtual Function）

          1.1 定义和作用

          虚函数是在基类中使用关键字 virtual 声明的成员函数，它允许派生类对其进行重写（Override），实现运行时多态。当通过基类指针或引用调用虚函数时，实际调用的是对象类型对应的派生类中的函数，这个过程称为动态绑定（Dynamic Binding）或晚绑定（Late Binding）。

          1.2 实现原理

          虚函数的实现原理基于虚函数表（Virtual Table，简称VTable）。每个使用虚函数的类都有一个虚函数表，该表是一个函数指针数组，存储了指向类的虚函数的指针。类的每个实例都包含一个指向其虚函数表的指针（vptr），通过这个指针可以找到并调用正确的虚函数实现。

          当派生类覆盖（重写）基类的虚函数时，派生类的虚函数表中相应位置的函数指针会被更新为指向派生类中的函数。如果派生类没有重写虚函数，则派生类的虚函数表中会保留指向基类虚函数的指针。

          1.3 示例代码

          #include 
          using namespace std;
          class Base {
          public:
              virtual void show() {
                  cout 
          public:
              void show() override {
                  cout 
              Base* b = new Derived();
              b-show(); // 输出：Derived class show
              delete b;
              return 0;
          }
          
          public:
              virtual void print() const {
                  std::cout } // 虚析构函数
          };
          class Derived : public Base {
          public:
              void print() const override { // 使用override确保正确重写
                  std::cout 
              Base* b = new Derived();
              b-print(); // 输出：Derived class print function
              delete b; // 正确调用派生类析构函数
              return 0;
          }
          
          public:
              virtual void func1() { /* 实现 */ }
              virtual void func2() { /* 实现 */ }
          };
          class Derived : public Base {
          public:
              void func1() override { /* 新实现 */ }
              virtual void func3() { /* 新虚函数 */ }
          };
          
          public:
              virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
          };
          class Circle : public Shape {
          public:
              void draw() override {
                  cout 
              Shape* shape = new Circle();
              shape-draw(); // 输出：Drawing a circle
              delete shape;
              return 0;
          }