虛函數與動態綁定

在定義基類時，我們希望基類中的有些函數可以在衍生類別中重新定義。比如，我們定義了基類記錄的書，可以求出買了多少書花了多少錢；而在衍生類別中，我們定義的是打折的書，還是要計算買了多少書花了多少錢。這時，就需要重新定義計算錢數的函數了。注意，這裡的重新定義，與之前講過的函數重載或者操作符重載不同：後面兩類，是通過不同的形參，傳回值類型來讓編譯器判斷到底使用的是哪個函數，在程式執行前就能判斷；而這裡的重新定義，只是函數體的內容不同，參數、傳回值都與積累完全相同。只有程式運行時才能判斷使用的到底是哪個層次中的函數（這個過程成為動態綁定），這樣做是為了讓程式的介面統一。
通過把一個函式宣告為虛函數，（這個函數不能使這個類的建構函式，也不能是static函數）我們就可以在衍生類別中重新定義它。虛函數在聲明時，需要加上關鍵字virtual，不能在類的外部出現這個關鍵字。這一點和友元的聲明不同：友元可以既可以在類內不聲明，也可以在類外部聲明。當一個函數被聲明為虛函數後，這個函數在對於基類的後代而言，就都是虛函數了，不用加上virtual關鍵字。（當然，你也可以加上以強調它是虛函數）。

只有通過基類的引用或者指標調用虛函數時，才能發生動態綁定。因為引用或者指標既可以指向基類對象，也可以指向衍生類別對象的基類部分，用引用或者指標調用的虛函數。
舉一個例子：

class Item_base{public://建構函式Item_base(const std::string &book = "",double sales_price = 0.0):isbn(book),price(sales_price){ }//返回isbn號std::string book(){return isbn;}//基類不需要折扣策略virtual double net_price(std::size_t n)const{return n * price;}//解構函式virtual ~Item_base(){};private:std::string isbn;protected:double price;};class Bulk_item:public Item_base{public://建構函式Bulk_item(const std::string& book = "",double sales_price = 0.0,std::size_t qty = 0,double disc_rate = 0.0):Item_base(book,sales_price),quantity(qty),discount(disc_rate){ }~Bulk_item(){}double net_price(std::size_t)const;private://買多少書以後才有折扣std::size_t quantity;//折扣幅度double discount;};

 

其中：

double Bulk_item::net_price(std::size_t cnt)const{if(cnt > quantity)return cnt * (1 - discount) * price;elsereturn cnt * price;}

我們再定義一個列印結果的函數：
我們再定義一個列印結果的函數：我們再定義一個列印結果的函數：我們再定義一個列印結果的函數：我們再定義一個列印結果的函數：

void print_total(std::ostream& os,const Item_base& item,std::size_t n){os<<"ISBN: "<<item.book()<<"\tnumber sold: "<<n<<"\ttotal price: "<<item.net_price(n)<<std::endl;}

那麼在主函數中：

int main(){Item_base b1("aaa",10);Bulk_item d1("bbb",10,5,0.5);print_total(cout,b1,10);print_total(cout,d1,10);return 0;}

可以發現，雖然print_total函數的輸入參數是基類的引用，我們能夠也能夠通過衍生類別來訪問它。當使用基類訪問它時，調用的是基類的net_price函數，衍生類別訪問它時，調用的是衍生類別的net_price函數。這個調用規則不是在編譯時間可以確定的，必須在程式運行時才能確定。所以稱之為“動態關聯”。與之相對的，是靜態關聯，比如函數的重載，操作符的重載等等。程式執行之前，就能確定調用的是哪個函數。

特別的，有時我們會遇到這種情況：我們定義了一個類，這個類也有自己的資料和函數，但是我們並不希望使用者建立這個類的對象，而只能建立從這個基類派生出的類的對象。有人覺得，既然我們不希望建立一個一個類的對象，那麼我們幹嘛要定義這個類呢？其實很多時候，基類，是對一些問題的抽象，對它建立對象是沒有意義的。我們只是用它派生其他的，具體的類。比如，我們建立了“動物”類，定義了動物的“身高”、“體重”，定義了動物的動作：“吃飯”、“睡覺”。從“動物”類派生出“老虎”等類。此時，大家也應該覺得，定義一個動物類對象沒有多大的意義。
言歸正傳，如何?上面的構想呢？就是使用純虛函數。純虛函數的定義很簡單，就是在某個函數的形參列表後面加上=0。但這一舉動卻意義非凡：首先我們定義了這個函數（而不是在衍生類別中定義），是得我們為這類函數提供了統一的、可覆蓋的介面，以便於後面的管理；其次，當一個類中含有（或者）純虛函數時，這個類就被成為“抽象基類”，我們不能建立這個類的對象，只能用它來派生別的類，建立衍生類別的對象，這樣規定，也防止我們誤用了這個類（因為他是被用來繼承的，很多成員都不完善。）舉一個例：

class annimal{public:virtual void eat()=0;void sleep(){};private:double height;double weight;};class tiger:public annimal{public:void eat(){std::cout<<"eat meat"<<std::endl;}void sell(){std::cout<<"sleep at night"<<std::endl;};};class bat:public annimal{public:void eat(){std::cout<<"eat blood"<<std::endl;};void sell(){std::cout<<"sleep at day"<<std::endl;};};int main(){//不能建立抽象類別的對象//annimal a1;tiger t1;t1.eat();bat b1;b1.eat();return 0;}