本文對C#虛函數virtual進行詳解。

　一、OOP的目標

　　使用物件導向的開發過程就是在不斷地抽象事物的過程，我們的目標就是抽象出一個高內聚、低偶合，易於維護和擴充的模型。

　　二、遇到的問題

　　但是在抽象過程中我們會發現很多事物的特徵不清楚，或者很容易發生變動，怎麼辦呢?比如飛禽都有飛這個動作，但是對於不同的鳥類它的飛的動作方式是不同的，有的是滑行，有的要顫抖翅膀，雖然都是飛的行為，但具體實現卻是千差萬別，在我們抽象的模型中不可能把一個個飛的動作都考慮到，那麼怎樣為以後留下好的擴充，怎樣來處理各個具體飛禽類千差萬別的飛行動作呢?比如我現在又要實現一個類“鶴”，它也有飛禽的特徵(比如飛這個行為)，如何使我可以只用簡單地繼承 “飛禽”，而不去修改“飛禽”這個抽象模型現有的代碼，從而達到方便地擴充系統呢?

　　三、解決上述問題的方法

　　物件導向的概念中引入了虛函數來解決這類問題。

　　使用虛函數就是在父類中把子類中共有的但卻易於變化或者不清楚的特徵抽取出來，作為子類需要去重新實現的操作(override)，我們可以稱之做“熱點”。而虛擬函數也是OOP中實現多態的關鍵之一。

　　還是上面的例子(C#)：

 

class 飛禽 　　{ 　　public string wing; // 翅膀 　　public string feather; // 羽毛 　　…… // 其它屬性和行為 　　public virtual bool Fly() // 利用關鍵字virtual來定義為虛擬函數，這是一個熱點 　　{ 　　// 空下來讓子類去實現 　　} 　　} 　　class 麻雀 : 飛禽 // 麻雀從飛禽繼承而來 　　{ 　　…… // 定義麻雀自己特有的屬性和行為 　　public override bool Fly() // 利用關鍵字override重載飛翔動作,實現自己的飛翔 　　{ 　　…… // 實現麻雀飛的動作 　　} 　　} 　　class 鶴 : 飛禽 // 鶴從飛禽繼承而來 　　{ 　　…… // 定義鶴自己的特有的屬性和行為 　　public override bool Fly() // 利用關鍵字override重載實現鶴的飛翔 　　{ 　　…… // 實現鶴飛的動作 　　} 　　}

 

　　這樣我們只需要在抽象模型“飛禽”裡定義Fly()這個行為，表示所有由此“飛禽”派生出去的子類都會有Fly()這個行為，而至於Fly()到底具體是怎麼實現的，那麼就由具體的子類去實現就好了，不會再影響“飛禽”這個抽象模型了。

　　比如現在我們要做一個飛禽射擊訓練的系統，我們就可以這樣來使用上面定義的類：

 四、C#種虛擬函數的的執行過程

　　在C++、Java等眾多OOP語言裡都可以看到virtual的身影，而C#作為一個完全物件導向的語言當然也不例外。

　　虛擬函數從C#的程式編譯的角度來看，它和其它一般的函數有什麼區別呢?一般函數在編譯時間就靜態地編譯到了執行檔案中，其相對位址在程式運行期間是不發生變化的，也就是寫死了的!而虛函數在編譯期間是不被靜態編譯的，它的相對位址是不確定的，它會根據運行時期對象執行個體來動態判斷要調用的函數，其中那個申明時定義的類叫申明類，那個執行時執行個體化的類叫執行個體類。

　　如：飛禽 bird = new 麻雀();

　　那麼飛禽就是申明類，麻雀是執行個體類。

　　具體的檢查的流程如下

　　1、當調用一個對象的函數時，系統會直接去檢查這個對象申明定義的類，即申明類，看所調用的函數是否為虛函數;

　　2、如果不是虛函數，那麼它就直接執行該函數。而如果有virtual關鍵字，也就是一個虛函數，那麼這個時候它就不會立刻執行該函數了，而是轉去檢查對象的執行個體類。

　　3、在這個執行個體類裡，他會檢查這個執行個體類的定義中是否有重新實現該虛函數(通過override關鍵字)，如果是有，那麼OK，它就不會再找了，而馬上執行該執行個體類中的這個重新實現的函數。而如果沒有的話，系統就會不停地往上找執行個體類的父類，並對父類重複剛才在執行個體類裡的檢查，直到找到第一個重載了該虛函數的父類為止，然後執行該父類裡重載後的函數。

　　知道這點，就可以理解下面代碼的運行結果了：

　　

using System; 　　namespace Zhisi.Net 　　{ 　　class A 　　{ 　　public virtual void Func() // 注意virtual,表明這是一個虛擬函數 　　{ 　　Console.WriteLine("Func In A"); 　　} 　　} 　　class B : A // 注意B是從A類繼承,所以A是父類,B是子類 　　{ 　　public override void Func() // 注意override ,表明重新實現了虛函數 　　{ 　　Console.WriteLine("Func In B"); 　　} 　　} 　　class C : B // 注意C是從A類繼承,所以B是父類,C是子類 　　{ 　　} 　　class D : A // 注意B是從A類繼承,所以A是父類,D是子類 　　{ 　　public new void Func() // 注意new ，表明覆蓋父類裡的同名類，而不是重新實現 　　{ 　　Console.WriteLine("Func In B"); 　　} 　　} 　　class program 　　{ 　　static void Main() 　　{ 　　A a; // 定義一個a這個A類的對象.這個A就是a的申明類 　　A b; // 定義一個b這個A類的對象.這個A就是b的申明類 　　A c; // 定義一個c這個A類的對象.這個A就是b的申明類 　　A d; // 定義一個d這個A類的對象.這個A就是b的申明類 　　a = new A(); // 執行個體化a對象,A是a的執行個體類 　　b = new B(); // 執行個體化b對象,B是b的執行個體類 　　c = new C(); // 執行個體化b對象,C是b的執行個體類 　　d = new D(); // 執行個體化b對象,D是b的執行個體類 　　a.Func(); // 執行a.Func：1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查執行個體類A，就為本身 4.執行執行個體類A中的方法 5.輸出結果 Func In A 　　b.Func(); // 執行b.Func：1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查執行個體類B，有重載的 4.執行執行個體類B中的方法 5.輸出結果 Func In B 　　c.Func(); // 執行c.Func：1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查執行個體類C，無重載的 4.轉去檢查類C的父類B，有重載的 5.執行父類B中的Func方法 5.輸出結果 Func In B 　　d.Func(); // 執行d.Func：1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查執行個體類D，無重載的(這個地方要注意了，雖然D裡有實現Func()，但沒有使用override關鍵字，所以不會被認為是重載) 4.轉去檢查類D的父類A，就為本身 5.執行父類A中的Func方法 5.輸出結果 Func In A 　　D d1 = new D(); 　　d1.Func(); // 執行D類裡的Func()，輸出結果 Func In D 　　Console.ReadLine(); 　　} 　　} 　　}

 

// 如何來使用虛擬函數,這裡同時也是一個多態的例子。 　　// 定義一個射擊飛禽的方法 　　// 注意這裡申明傳入一個“飛禽”類作為參數，而不是某個具體的“鳥類”。好處就是以後不管再出現多少 　　// 種鳥類，只要是從飛禽繼承下來的，都照打不誤：)(多態的方式) 　　void ShootBird(飛禽 bird) 　　{ 　　// 當鳥在飛就開始射擊 　　if(bird.Fly()) 　　{ 　　…… // 射擊動作 　　} 　　} 　　static void main() 　　{ 　　// 打麻雀 　　ShootBird(new 麻雀()); 　　// 打鶴 　　ShootBird(new 鶴()); 　　// 都是打鳥的過程,我只要實現了具體某個鳥類(從“飛禽”派生而來)的定義，就可以對它 　　// 進行射擊，而不用去修改ShootBird函數和飛禽基類 　　ShootBird(new 其它的飛禽()); 　　}