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多态与虚函数

news 来源：原创 2025/5/20 8:18:09

        在 C++ 中，virtual 关键字用于实现多态性（Polymorphism），这是面向对象编程（OOPP）的核心特性之一。多态性允许你编写通用的代码，该代码可以操作不同类型的对象，而这些对象可以有不同的内部结构和行为。

1.虚函数（Virtual Function）

虚函数是类中声明为 virtual 的成员函数。当你声明一个函数为虚函数时，你是在告诉编译器，这个函数将在派生类（derived class）中可能会被重写（override）。

class Base {
public:virtual void show() { *// 虚函数*std::cout << "Base::show()" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void show() override { *// 重写虚函数*std::cout << "Derived::show()" << std::endl;}
};

在这个例子中，Base 类有一个虚函数 show()，而 Derived 类重写了这个函数。

2.纯虚函数（Pure Virtual Function）

纯虚函数是一种特殊的虚函数，它在基类中没有实现，要求所有派生类必须提供自己的实现。纯虚函数用于定义接口，强制派生类实现特定的函数。

class Base {
public:virtual void纯虚函数() = 0; *// 纯虚函数*};class Derived : public Base {
public:void 纯虚函数() override { *// 实现纯虚函数*std::cout << "Derived::纯虚函数()" << std::endl;}
};

在这个例子中，Base 类中的 纯虚函数() 是一个纯虚函数，它在 Derived 类中被实现。

3.使用虚函数的目的

  1. 接口定义：虚函数允许你定义一个接口，派生类必须实现这个接口。
  2. 代码复用：通过虚函数，你可以编写可以复用在多种类型上的代码。
  3. 动态绑定：虚函数允许运行时多态行为，即在运行时决定调用哪个函数。
  4. 设计模式：虚函数是实现设计模式（如策略模式）的关键部分。

4.注意事项

  • 虚函数不应有 const 限定符，因为多态性依赖于对象的动态类型。
  • 虚函数不应有默认参数或引用/指针参数，因为派生类可能有不同的内存布局。
  • 虚析构函数可以是虚的，但需要在基类中声明。
  • 虚函数不应是 static，因为多态性需要对象的动态类型信息。

虚函数是 C++ 中实现多态的关键，它提供了一种机制，允许你编写灵活、可扩展的代码。

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