C++中虚函数介绍及其作用

本篇内容主要讲解“C++中虚函数介绍及其作用”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“C++中虚函数介绍及其作用”吧!

目录
  • 概述

  • 使用方法

  • 关联

    • 静态关联

    • 动态关联

  • 案例1

    • 未使用虚函数

    • 使用虚拟类

  • 案例2

    • 总结

      概述

      虚函数 (virtual function) 指可以被子类继承和覆盖的函数.

      使用方法

      基类声明成员函数为虚函数的方法:

      virtual [类型] 函数名([参数表列])

      注: 在类外定义虚函数时, 不需再加 virtual.

      虚函数的特点:

      • 提高程序扩充性: 派生类根据需要可以进行函数覆盖

      • 成员函数被声明为虚数后, 其派生类中覆盖函数自动称为虚函数

      • 若虚函数在派生类中未重新定义, 则派生类简单继承其直接基类的虚函数

      • 指向基类的指针, 当指向派生类对象时, 可以嗲用派生类的方法

      关联

      通过关联 (binding), 我们可以把一个标识符和一个存储地址联系起来, 或者把一个函数名与一个类对象捆绑在一起.

      静态关联

      静态关联 (static binding) 指通过对象名调用虚函数. 在编译时即可确定其调用的虚函数属于哪一类

      动态关联

      动态关联 (dynamic binding) 是指通过基类指针与虚函数, 在运行阶段确定关联关系. 动态关联提供动态的多态性, 即运行阶段的多态性.

      案例1

      未使用虚函数

      Square 类:

      #ifndef PROJECT6_SQUARE_H
      #define PROJECT6_SQUARE_H
      
      class Square {
      protected:
          int length;
      public:
          Square(int l) : length(l) {};
          int area() const {
              return length *length;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_SQUARE_H

      Rectangle 类:

      #ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H
      #define PROJECT6_RECTANGLE_H
      
      #include "Square.h"
      
      class Rectangle : public Square{
      private:
          int height;
      public:
          Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {};
          int area() const {
              return Square::area() * 2 + length * height * 4;  // 两个底加四个边
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

      main:

      #include <iostream>
      #include "Square.h"
      #include "Rectangle.h"
      using namespace std;
      
      int main() {
          // 创建对象
          Square s1(2), *pt;
          Rectangle r1(3, 3);
      
          pt = &s1;
          cout << pt->area() << endl;
          pt = &r1;
          cout << pt->area() << endl;
      
          return 0;
      }

      输出结果:

      4
      9 // 输出的是底面积

      此时调用的是 Square 类的area()函数.

      使用虚拟类

      Square 类:

      #ifndef PROJECT6_SQUARE_H
      #define PROJECT6_SQUARE_H
      
      class Square {
      protected:
          int length;
      public:
          Square(int l) : length(l) {};
          virtual int area() const {
              return length *length;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_SQUARE_H

      Rectangle 类:

      #ifndef PROJECT6_RECTANGLE_H
      #define PROJECT6_RECTANGLE_H
      
      #include "Square.h"
      
      class Rectangle : public Square{
      private:
          int height;
      public:
          Rectangle(int l, int h) : Square(l), height(h) {};
          int area() const {
              return Square::area() * 2 + length * height * 4;  // 两个底加四个边
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_RECTANGLE_H

      main:

      #include <iostream>
      #include "Square.h"
      #include "Rectangle.h"
      using namespace std;
      
      int main() {
          // 创建对象
          Square s1(2), *pt;
          Rectangle r1(3, 3);
      
          pt = &s1;
          cout << pt->area() << endl;
          pt = &r1;
          cout << pt->area() << endl;
      
          return 0;
      }

      输出结果:

      4
      54 // 长方体的面积

      此时调用的是 Rectangle 类的area()函数.

      案例2

      Animal 类:

      #ifndef PROJECT6_ANIMAL_H
      #define PROJECT6_ANIMAL_H
      
      #include <iostream>
      using namespace std;
      
      class Animal {
      public:
          virtual void bark(){
              cout << "咋叫?" << endl;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_ANIMAL_H

      Dog 类:

      #ifndef PROJECT6_DOG_H
      #define PROJECT6_DOG_H
      
      #include "Animal.h"
      
      class Dog : public Animal{
      public:
          void bark() {
              cout << "汪汪!" << endl;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_DOG_H

      Cat 类:

      #ifndef PROJECT6_CAT_H
      #define PROJECT6_CAT_H
      
      #include "Animal.h"
      
      class Cat : public Animal{
      public:
          void bark() {
              cout << "喵喵!" << endl;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_CAT_H

      Pig 类:

      #ifndef PROJECT6_PIG_H
      #define PROJECT6_PIG_H
      
      #include "Animal.h"
      
      class Pig : public Animal {
      public:
          void bark() {
              cout << "哼哼!" << endl;
          }
      };
      
      #endif //PROJECT6_PIG_H

      main:

      #include <iostream>
      #include "Animal.h"
      #include "Dog.h"
      #include "Cat.h"
      #include "Pig.h"
      using namespace std;
      
      int main() {
          // 创建对象
          Animal a, *pt;
          Dog d;
          Cat c;
          Pig p;
      
          pt = &a;
          pt -> bark();  // 调用基类的bark()
          pt = &d;
          pt -> bark();  // 调用狗的bark()
          pt = &c;
          pt -> bark();  // 调用猫的bark()
          pt = &p;
          pt -> bark();  // 调用猪的bark()
      
          return 0;
      }

      输出结果:

      咋叫?
      汪汪!
      喵喵!
      哼哼!

      总结

      虚函数只能是类的成员函数, 而不能将类外的普通函数声明为虚函数. 虚函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定义 (函数覆盖), 只能用于类的继承层次结构中.

      虚函数能有效减少空间开销. 当一个类带有虚函数时, 编译系统会为该类构造一个虚函数表 (一个指针数组), 用于存放每个虚函数的入口地址.

      什么时候应该使用虚函数:

      • 判断成员函数所在的类是不是基类, 非基类无需使用虚函数

      • 成员函数在类被继承后有没有可能被更改的功能, 如果希望修改成员函数功能, 一般在基类中将其声明为虚函数

      • 我们会通过对象名还是基类指针访问成员函数, 如果通过基类指针过引用去访问, 则应当声明为虚函数

      有时候在定义虚函数的时候, 我们无需定义其函数体. 它的作用只是定义了一个虚函数名, 具体的功能留给派生类去添加, 也就是纯虚函数. 例如我们在上面的 Animal 类的bark()函数就应该声明为纯虚函数, 因为 Animal 为基类, 定义bark()函数实体并无意义.

      到此,相信大家对“C++中虚函数介绍及其作用”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!