C++中继承与多态的基础虚函数类详解

前言

本文主要给大家介绍了关于C++中继承与多态的基础虚函数类的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

虚函数类

继承中我们经常提到虚拟继承，现在我们来探究这种的虚函数，虚函数类的成员函数前面加virtual关键字，则这个成员函数称为虚函数，不要小看这个虚函数，他可以解决继承中许多棘手的问题，而对于多态那他更重要了，没有它就没有多态，所以这个知识点非常重要，以及后面介绍的虚函数表都极其重要，一定要认真的理解~ 现在开始概念虚函数就又引出一个概念，那就是重写（覆盖），当在子类的定义了一个与父类完全相同的虚函数时，则称子类的这个函数重写（也称覆盖）了父类的这个虚函数。这里先提一下虚函数表，后面会讲到的，重写就是将子类里面的虚函数表里的被重写父类的函数地址全都改成子类函数的地址。

纯虚函数

在成员函数的形参后面写上=0，则成员函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类）

抽象类不能实例化出对象。纯虚函数在派生类中重新定义以后，派生类才能实例化出对象。

看一个例子：

class Person 
{ 
  virtual void Display () = 0; // 纯虚函数 
protected : 
  string _name ;   // 姓名 
}; 
 
class Student : public Person 
{}; 

先总结一下概念：

1.派生类重写基类的虚函数实现多态，要求函数名、参数列表、返回值完全相同。（协变除外）

2.基类中定义了虚函数，在派生类中该函数始终保持虚函数的特性。

3.只有类的成员函数才能定义为虚函数。

4.静态成员函数不能定义为虚函数。

5.如果在类外定义虚函数，只能在声明函数时加virtual，类外定义函数时不能加virtual。

6.不要在构造函数和析构函数里面调用虚函数，在构造函数和析构函数中，对象是不完整的，可能会发生未定义的行为。

7.最好把基类的析构函数声明为虚函数。（why？另外析构函数比较特殊，因为派生类的析构函数跟基类的析构函数名称不一样，但是构成覆盖，这里是因为编译器做了特殊处理）

8.构造函数不能为虚函数，虽然可以将operator=定义为虚函数，但是最好不要将operator=定义为虚函数，因为容易使用时容易引起混淆.

上面概念大家可能都会问一句为什么要这样? 这些内容在接下来的知识里都能找到答案~ 好了那么我们今天的主角虚函数登场!!!!

何为虚函数表，我们写一个程序，调一个监视窗口就知道了。

下面是一个有虚函数的类：

#include<iostream> 
#include<windows.h> 
using namespacestd; 
 
class Base 
{ 
public: 
   virtual void func1() 
   {} 
 
   virtual void func2() 
   {} 
 
private: 
   inta; 
}; 
 
void Test1() 
{ 
   Base b1; 
} 
 
int main() 
 
{ 
   Test1(); 
   system("pause"); 
   return0; 
} 

我们现在点开b1的监视窗口

这里面有一个_vfptr，而这个_vfptr指向的东西就是我们的主角，虚函数表。一会大家就知道了，无论是单继承还是多继承甚至于我们的菱形继承虚函数表都会有不同的形态，虚函数表是一个很有趣的东西。

我们来研究一下单继承的内存格局

仔细看下面代码：

#include<iostream> 
#include<windows.h> 
using namespace std; 
 
 
class Base 
{ 
public: 
   virtual void func1() 
   { 
     cout<< "Base::func1"<< endl; 
   } 
 
   virtual void func2() 
   { 
     cout<< "Base::func2"<< endl; 
   } 
 
private: 
   inta; 
}; 
 
class Derive:public Base 
{ 
public: 
   virtual void func1() 
   { 
     cout<< "Derive::func1"<< endl; 
   } 
 
   virtual void func3() 
   { 
     cout<< "Derive::func3"<< endl; 
   } 
 
   virtual void func4() 
   { 
     cout<< "Derive::func4"<< endl; 
   } 
 
private: 
   int b; 
}; 

对于Derive类来说，我们觉得它的虚表里会有什么？

首先子类的fun1()重写了父类的fun1() ，虚表里存的是子类的fun1(),接下来父类的fun2() ,子类的fun3(),fun4()都是虚函数，所以虚表里会有4个元素，分别为子类的fun1(),父类fun2(),子类fun3() ，子类fun4() 。然后我们调出监视窗口看我们想的到底对不对呢？

我预计应该是看到fun1(),fun2() ,fun3() ,fun4()的虚函数表，但是呢这里监视窗口只有两个fun1(),fun2() ，难道我们错了？？？？

这里并不是这样的，只有自己靠得住，我觉得这里的编译器有问题，那我们就得自己探索一下了。 但是在探索之前我们必须来实现一个可以打印虚函数表的函数。

typedef void(*FUNC)(void); 
void PrintVTable(int* VTable) 
{ 
   cout<< " 虚表地址"<<VTable<< endl; 
 
   for(inti = 0;VTable[i] != 0; ++i) 
   { 
     printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->",i,VTable[i]); 
     FUNC f = (FUNC)VTable[i]; 
     f(); 
   } 
 
   cout<< endl; 
} 
 
 
int main() 
{ 
   Derive d1; 
   PrintVTable((int*)(*(int*)(&d1))); 
   system("pause"); 
   return0; 
} 

（编辑：源码网）

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