站長收徒：C語言基礎(chǔ)視頻 + C語言擴(kuò)展視頻 + C語言高級(jí)視頻 + 一對(duì)一答疑 我們知道，在同一類中是不能定義兩個(gè)名字相同、參數(shù)個(gè)數(shù)和類型都相同的函數(shù)的，否則就是“重復(fù)定義”。但是在類的繼承層次結(jié)構(gòu)中，在不同的層次中可以出現(xiàn)名字相同、參數(shù)個(gè)數(shù)和類型都相同而功能不同的函數(shù)。例如在例12.1（具體代碼請(qǐng)查看：C++多態(tài)性的一個(gè)典型例子）程序中，在Circle類中定義了 area函數(shù)，在Circle類的派生類Cylinder中也定義了一個(gè)area函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)不僅名字相同，而且參數(shù)個(gè)數(shù)相同(均為0)，但功能不同，函數(shù)體是不同的。前者的作用是求圓面積，后者的作用是求圓柱體的表面積。這是合法的，因?yàn)樗鼈儾辉谕粋€(gè)類中。 編譯系統(tǒng)按照同名覆蓋的原則決定調(diào)用的對(duì)象。在例12.1程序中用cy1.area( ) 調(diào)用的是派生類Cylinder中的成員函數(shù)area。如果想調(diào)用cy1 中的直接基類Circle的area函數(shù)，應(yīng)當(dāng)表示為 cy1.Circle::area()。用這種方法來區(qū)分兩個(gè)同名的函數(shù)。但是這樣做 很不方便。

人們提出這樣的設(shè)想，能否用同一個(gè)調(diào)用形式，既能調(diào)用派生類又能調(diào)用基類的同名函數(shù)。在程序中不是通過不同的對(duì)象名去調(diào)用不同派生層次中的同名函數(shù)，而是通過指針調(diào)用它們。例如，用同一個(gè)語句“pt->display( );”可以調(diào)用不同派生層次中的display函數(shù)，只需在調(diào)用前給指針變量 pt 賦以不同的值(使之指向不同的類對(duì)象)即可。

打個(gè)比方，你要去某一地方辦事，如果乘坐公交車，必須事先確定目的地，然后乘坐能夠到達(dá)目的地的公交車線路。如果改為乘出租車，就簡(jiǎn)單多了，不必查行車路線，因?yàn)槌鲎廛囀裁吹胤蕉寄苋?#xff0c;只要在上車后臨時(shí)告訴司機(jī)要到哪里即可。如果想訪問多個(gè)目的地，只要在到達(dá)一個(gè)目的地后再告訴司機(jī)下一個(gè)目的地即可，顯然，“打的”要比乘公交車 方便。無論到什么地方去都可以乘同—輛出租車。這就是通過同一種形式能達(dá)到不同目的的例子。

C++中的虛函數(shù)就是用來解決這個(gè)問題的。虛函數(shù)的作用是允許在派生類中重新定義與基類同名的函數(shù)，并且可以通過基類指針或引用來訪問基類和派生類中的同名函數(shù)。

請(qǐng)分析例12.2。這個(gè)例子開始時(shí)沒有使用虛函數(shù)，然后再討論使用虛函數(shù)的情況。

[例12.2] 基類與派生類中有同名函數(shù)。在下面的程序中Student是基類，Graduate是派生類，它們都有display這個(gè)同名的函數(shù)。

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

//聲明基類Student

class Student

{

public:

Student(int, string,float); //聲明構(gòu)造函數(shù)

void display( );//聲明輸出函數(shù)

protected: //受保護(hù)成員，派生類可以訪問

int num;

string name;

float score;

};

//Student類成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

Student::Student(int n, string nam,float s)//定義構(gòu)造函數(shù)

{

num=n;

name=nam;

score=s;

}

void Student::display( )//定義輸出函數(shù)

{

cout<<"num:"<<num<<"\nname:"<<name<<"\nscore:"<<score<<"\n\n";

}

//聲明公用派生類Graduate

class Graduate:public Student

{

public:

Graduate(int, string, float, float);//聲明構(gòu)造函數(shù)

void display( );//聲明輸出函數(shù)

private:float pay;

};

// Graduate類成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

void Graduate::display( )//定義輸出函數(shù)

{

cout<<"num:"<<num<<"\nname:"<<name<<"\nscore:"<<score<<"\npay="<<pay<<endl;

}

Graduate::Graduate(int n, string nam,float s,float p):Student(n,nam,s),pay(p){}

//主函數(shù)

int main()

{

Student stud1(1001,"Li",87.5);//定義Student類對(duì)象stud1

Graduate grad1(2001,"Wang",98.5,563.5);//定義Graduate類對(duì)象grad1

Student *pt=&stud1;//定義指向基類對(duì)象的指針變量pt

pt->display( );

pt=&grad1;

pt->display( );

return 0;

}

運(yùn)行結(jié)果如下：
num:1001(stud1的數(shù)據(jù))
name:Li
score:87.5

num:2001 (grad1中基類部分的數(shù)據(jù))
name:wang
score:98.5

假如想輸出grad1的全部數(shù)據(jù)成員，當(dāng)然也可以采用這樣的方法：通過對(duì)象名調(diào)用display函數(shù)，如grad1.display()，或者定義一個(gè)指向Graduate類對(duì)象的指針變量ptr，然后使ptr指向gradl，再用ptr->display()調(diào)用。這當(dāng)然是可以的，但是如果該基類有多個(gè)派生類，每個(gè)派生類又產(chǎn)生新的派生類，形成了同一基類的類族。每個(gè)派生類都有同名函數(shù)display，在程序中要調(diào)用同一類族中不同類的同名函數(shù)，就要定義多個(gè)指向各派生類的指針變量。這兩種辦法都不方便，它要求在調(diào)用不同派生類的同名函數(shù)時(shí)采用不同的調(diào)用方式，正如同前面所說的那樣，到不同的目的地要乘坐指定的不同的公交車，一一 對(duì)應(yīng)，不能搞錯(cuò)。如果能夠用同一種方式去調(diào)用同一類族中不同類的所有的同名函數(shù)，那就好了。

用虛函數(shù)就能順利地解決這個(gè)問題。下面對(duì)程序作一點(diǎn)修改，在Student類中聲明display函數(shù)時(shí)，在最左面加一個(gè)關(guān)鍵字virtual，即
? ? virtual void display( );
這樣就把Student類的display函數(shù)聲明為虛函數(shù)。程序其他部分都不改動(dòng)。再編譯和運(yùn)行程序，請(qǐng)注意分析運(yùn)行結(jié)果：
num:1001(stud1的數(shù)據(jù))
name:Li
score:87.5

num:2001 (grad1中基類部分的數(shù)據(jù))
name:wang
score:98.5
pay=1200 (這一項(xiàng)以前是沒有的)

看！這就是虛函數(shù)的奇妙作用。現(xiàn)在用同一個(gè)指針變量（指向基類對(duì)象的指針變量），不但輸出了學(xué)生stud1的全部數(shù)據(jù)，而且還輸出了研究生grad1的全部數(shù)據(jù)，說明已調(diào)用了grad1的display函數(shù)。用同一種調(diào)用形式“pt->display()”，而且pt是同一個(gè)基類指針，可以調(diào)用同一類族中不同類的虛函數(shù)。這就是多態(tài)性，對(duì)同一消息，不同對(duì)象有 不同的響應(yīng)方式。

說明：本來基類指針是用來指向基類對(duì)象的，如果用它指向派生類對(duì)象，則進(jìn)行指針類型轉(zhuǎn)換，將派生類對(duì)象的指針先轉(zhuǎn)換為基類的指針，所以基類指針指向的是派生類對(duì)象中的基類部分。在程序修改前，是無法通過基類指針去調(diào)用派生類對(duì)象中的成員函數(shù)的。虛函數(shù)突破了這一限制，在派生類的基類部分中，派生類的虛函數(shù)取代了基類原來的虛函數(shù)，因此在使基類指針指向派生類對(duì)象后，調(diào)用虛函數(shù)時(shí)就調(diào)用了派生類的虛函數(shù)。 要注意的是，只有用virtual聲明了虛函數(shù)后才具有以上作用。如果不聲明為虛函數(shù)，企圖通過基類指針調(diào)用派生類的非虛函數(shù)是不行的。

虛函數(shù)的以上功能是很有實(shí)用意義的。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)用到類的繼承，目的是保留基類的特性，以減少新類開發(fā)的時(shí)間。但是，從基類繼承來的某些成員函數(shù)不完全適應(yīng)派生類的需要，例如在例12.2中，基類的display函數(shù)只輸出基類的數(shù)據(jù)，而派生類的display函數(shù)需要輸出派生類的數(shù)據(jù)。過去我們?cè)?jīng)使派生類的輸出函數(shù)與基類的輸出函數(shù)不同名（如display和display1），但如果派生的層次多，就要起許多不同的函數(shù)名，很不方便。如果采用同名函數(shù)，又會(huì)發(fā)生同名覆蓋。

利用虛函數(shù)就很好地解決了這個(gè)問題。可以看到：當(dāng)把基類的某個(gè)成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)后，允許在其派生類中對(duì)該函數(shù)重新定義，賦予它新的功能，并且可以通過指向基類的指針指向同一類族中不同類的對(duì)象，從而調(diào)用其中的同名函數(shù)。由虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)多態(tài)性就是：同一類族中不同類的對(duì)象，對(duì)同一函數(shù)調(diào)用作出不同的響應(yīng)。

虛函數(shù)的使用方法是：

在基類用virtual聲明成員函數(shù)為虛函數(shù)。
這樣就可以在派生類中重新定義此函數(shù)，為它賦予新的功能，并能方便地被調(diào)用。在類外定義虛函數(shù)時(shí)，不必再加virtual。

在派生類中重新定義此函數(shù)，要求函數(shù)名、函數(shù)類型、函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)和類型全部與基類的虛函數(shù)相同，并根據(jù)派生類的需要重新定義函數(shù)體。
C++規(guī)定，當(dāng)一個(gè)成員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，其派生類中的同名函數(shù)都自動(dòng)成為虛函數(shù)。因此在派生類重新聲明該虛函數(shù)時(shí)，可以加virtual，也可以不加，但習(xí)慣上一般在每一層聲明該函數(shù)時(shí)都加virtual，使程序更加清晰。如果在派生類中沒有對(duì)基類的虛函數(shù)重新定義，則派生類簡(jiǎn)單地繼承其直接基類的虛函數(shù)。

定義一個(gè)指向基類對(duì)象的指針變量，并使它指向同一類族中需要調(diào)用該函數(shù)的對(duì)象。

通過該指針變量調(diào)用此虛函數(shù)，此時(shí)調(diào)用的就是指針變量指向的對(duì)象的同名函數(shù)。
通過虛函數(shù)與指向基類對(duì)象的指針變量的配合使用，就能方便地調(diào)用同一類族中不同類的同名函數(shù)，只要先用基類指針指向即可。如果指針不斷地指向同一類族中不同類的對(duì)象，就能不斷地調(diào)用這些對(duì)象中的同名函數(shù)。這就如同前面說的，不斷地告訴出租車司機(jī)要去的目的地，然后司機(jī)把你送到你要去的地方。

需要說明；有時(shí)在基類中定義的非虛函數(shù)會(huì)在派生類中被重新定義(如例12.1中的area函數(shù))，如果用基類指針調(diào)用該成員函數(shù)，則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用對(duì)象中基類部分的成員函數(shù)；如果用派生類指針調(diào)用該成員函數(shù)，則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用派生類對(duì)象中的成員函數(shù)，這并不是多態(tài)性行為(使用的是不同類型的指針)，沒有用到虛函數(shù)的功能。

以前介紹的函數(shù)重載處理的是同一層次上的同名函數(shù)問題，而虛函數(shù)處理的是不同派生層次上的同名函數(shù)問題，前者是橫向重載，后者可以理解為縱向重載。但與重載不同的是:同一類族的虛函數(shù)的首部是相同的，而函數(shù)重載時(shí)函數(shù)的首部是不同的(參數(shù)個(gè)數(shù)或類型不同)。

與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的虛函数详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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