C++中虛函數的作用

標籤：是你   設計   父類   使用者   通過   log   com   編程   機制   

一，  什麼是虛函數（如果不知道虛函數為何物，但有急切的想知道，那你就應該從這裡開始）

簡單地說，那些被virtual關鍵字修飾的成員函數，就是虛函數。虛函數的作用，用專業術語來解釋就是實現多態性（Polymorphism），多態性是將介面與實現進行分離；用形象的語言來解釋就是實現以共同的方法，但因個體差異而採用不同的策略。下面來看一段簡單的代碼

class A{

public:

void print(){ cout<<”This is A”<<endl;}

};

class B:public A{

public:

void print(){ cout<<”This is B”<<endl;}

};

int main(){   //為了在以後便於區分，我這段main()代碼叫做main1

A a;

B b;

a.print();

b.print();

}

通過class A和class B的print()這個介面，可以看出這兩個class因個體的差異而採用了不同的策略，輸出的結果也是我們預料中的，分別是This is A和This is B。但這是否真正做到了多態性呢？No，多態還有個關鍵之處就是一切用指向基類的指標或引用來操作對象。那現在就把main()處的代碼改一改。

int main(){   //main2

A a;

B b;

A* p1=&a;

A* p2=&b;

p1->print();

p2->print();

}

運行一下看看結果，喲呵，驀然回首，結果卻是兩個This is A。問題來了，p2明明指向的是class B的對象但卻是調用的class A的print()函數，這不是我們所期望的結果，那麼解決這個問題就需要用到虛函數

class A{

public:

virtual void print(){ cout<<”This is A”<<endl;}  //現在成了虛函數了

};

class B:public A{

public:

void print(){ cout<<”This is B”<<endl;}  //這裡需要在前面加上關鍵字virtual嗎？

};

毫無疑問，class A的成員函數print()已經成了虛函數，那麼class B的print()成了虛函數了嗎？回答是Yes，我們只需在把基類的成員函數設為virtual，其衍生類別的相應的函數也會自動變為虛函數。所以，class B的print()也成了虛函數。那麼對於在衍生類別的相應函數前是否需要用virtual關鍵字修飾，那就是你自己的問題了。

現在重新運行main2的代碼，這樣輸出的結果就是This is A和This is B了。

現在來消化一下，我作個簡單的總結，指向基類的指標在操作它的多態類對象時，會根據不同的類對象，調用其相應的函數，這個函數就是虛函數。

首先：強調一個概念
定義一個函數為虛函數，不代表函數為不被實現的函數。

定義他為虛函數是為了允許用基類的指標來調用子類的這個函數。

定義一個函數為純虛函數，才代表函數沒有被實現。

定義純虛函數是為了實現一個介面，起到一個規範的作用，規範繼承這個類的程式員必須實現這個函數。

1、簡介
假設我們有下面的類層次：

class A  {  public:      virtual void foo()      {          cout<<"A::foo() is called"<<endl;      }  };  class B:public A  {  public:      void foo()      {          cout<<"B::foo() is called"<<endl;      }  };  int main(void)  {      A *a = new B();      a->foo();   // 在這裡，a雖然是指向A的指標，但是被調用的函數(foo)卻是B的!      return 0;  }  

這個例子是虛函數的一個典型應用，通過這個例子，也許你就對虛函數有了一些概念。它虛就虛在所謂“延遲聯編”或者“動態聯編”上，一個類函數的調用並不是在編譯時間刻被確定的，而是在運行時刻被確定的。由於編寫代碼的時候並不能確定被調用的是基類的函數還是哪個衍生類別的函數，所以被成為“虛”函數。
虛函數只能藉助於指標或者引用來達到多態的效果。
C++純虛函數
一、定義
　純虛函數是在基類中聲明的虛函數，它在基類中沒有定義，但要求任何衍生類別都要定義自己的實現方法。在基類中實現純虛函數的方法是在函數原型後加“=0”
　virtual void funtion1()=0
二、引入原因
　　1、為了方便使用多態特性，我們常常需要在基類中定義虛擬函數。
　　2、在很多情況下，基類本身產生對象是不合情理的。例如，動物作為一個基類可以派生出老虎、孔雀等子類，但動物本身產生對象明顯不合常理。
　　為瞭解決上述問題，引入了純虛函數的概念，將函數定義為純虛函數（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），則編譯器要求在衍生類別中必須予以重寫以實現多態性。同時含有純虛擬函數的類稱為抽象類別，它不能產生對象。這樣就很好地解決了上述兩個問題。
聲明了純虛函數的類是一個抽象類別。所以，使用者不能建立類的執行個體，只能建立它的衍生類別的執行個體。
純虛函數最顯著的特徵是：它們必須在繼承類中重新聲明函數（不要後面的＝0，否則該衍生類別也不能執行個體化），而且它們在抽象類別中往往沒有定義。
定義純虛函數的目的在於，使衍生類別僅僅只是繼承函數的介面。
純虛函數的意義，讓所有的類對象（主要是衍生類別對象）都可以執行純虛函數的動作，但類無法為純虛函數提供一個合理的預設實現。所以類純虛函數的聲明就是在告訴子類的設計者，“你必須提供一個純虛函數的實現，但我不知道你會怎樣實現它”。

抽象類別的介紹
抽象類別是一種特殊的類，它是為了抽象和設計的目的為建立的，它處於繼承階層的較上層。
（1）抽象類別的定義： 稱帶有純虛函數的類為抽象類別。
（2）抽象類別的作用：
抽象類別的主要作用是將有關的操作作為結果介面組織在一個繼承階層中，由它來為衍生類別提供一個公用的根，衍生類別將具體實現在其基類中作為介面的操作。所以衍生類別實際上刻畫了一組子類的操作介面的通用語義，這些語義也傳給子類，子類可以具體實現這些語義，也可以再將這些語義傳給自己的子類。
（3）使用抽象類別時注意：
? 抽象類別只能作為基類來使用，其純虛函數的實現由衍生類別給出。如果衍生類別中沒有重新定義純虛函數，而只是繼承基類的純虛函數，則這個衍生類別仍然還是一個抽象類別。如果衍生類別中給出了基類純虛函數的實現，則該衍生類別就不再是抽象類別了，它是一個可以建立對象的具體的類。
? 抽象類別是不能定義對象的。

總結：
1、純虛函式宣告如下： virtual void funtion1()=0; 純虛函數一定沒有定義，純虛函數用來規範衍生類別的行為，即介面。包含純虛函數的類是抽象類別，抽象類別不能定義執行個體，但可以聲明指向實現該抽象類別的具體類的指標或引用。
2、虛函式宣告如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；虛函數必須實現，如果不實現，編譯器將報錯，錯誤提示為：
error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)"
3、對於虛函數來說，父類和子類都有各自的版本。由多態方式調用的時候動態綁定。
4、實現了純虛函數的子類，該純虛函數在子類中就編程了虛函數，子類的子類即孫子類可以覆蓋該虛函數，由多態方式調用的時候動態綁定。
5 、虛函數是C++中用於實現多態(polymorphism)的機制。核心理念就是通過基類訪問衍生類別定義的函數。
6、在有動態分配堆上記憶體的時候，解構函式必須是虛函數，但沒有必要是純虛的。
7、友元不是成員函數，只有成員函數才可以是虛擬，因此友元不能是虛擬函數。但可以通過讓友元函數調用虛擬成員函數來解決友元的虛擬問題。
8、解構函式應當是虛函數，將調用相應物件類型的解構函式，因此，如果指標指向的是子類對象，將調用子類的解構函式，然後自動調用基類的解構函式。

有純虛函數的類是抽象類別，不能產生對象，只能派生。他派生的類的純虛函數沒有被改寫，那麼，它的衍生類別還是個抽象類別。
定義純虛函數就是為了讓基類不可執行個體化化
因為執行個體化這樣的抽象資料結構本身並沒有意義。
或者給出實現也沒有意義
實際上我個人認為純虛函數的引入，是出於兩個目的
1、為了安全，因為避免任何需要明確但是因為不小心而導致的未知的結果，提醒子類去做應做的實現。
2、為了效率，不是程式執行的效率，而是為了編碼的效率。轉自：https://www.cnblogs.com/to-creat/p/5897465.html

C++中虛函數的作用