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C++虚函数注意事项以及构成多态的条件

C++ 虚函数对于多态具有决定性的作用,有虚函数才能构成多态。上节《C++多态和虚函数快速入门教程》我们已经介绍了虚函数的概念,这节我们来重点说一下虚函数的注意事项。

1) 只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字,函数定义处可以加也可以不加。

2) 为了方便,你可以只将基类中的函数声明为虚函数,这样所有派生类中具有遮蔽关系的同名函数都将自动成为虚函数。关于名字遮蔽已在《C++继承时的名字遮蔽》一节中进行了讲解。

3) 当在基类中定义了虚函数时,如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数,那么将使用基类的虚函数。

4) 只有派生类的虚函数覆盖基类的虚函数(函数原型相同)才能构成多态(通过基类指针访问派生类函数)。例如基类虚函数的原型为virtual void func();,派生类虚函数的原型为virtual void func(int);,那么当基类指针 p 指向派生类对象时,语句p -> func(100);将会出错,而语句p -> func();将调用基类的函数。

5) 构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数,它仅仅是在派生类构造函数中被调用,这种机制不同于继承。也就是说,派生类不继承基类的构造函数,将构造函数声明为虚函数没有什么意义。

6) 析构函数可以声明为虚函数,而且有时候必须要声明为虚函数,这点我们将在下节中讲解。

构成多态的条件

站在“学院派”的角度讲,封装、继承和多态是面向对象的三大特征,封装、继承分别在《C++类成员的访问权限以及类的封装》《C++继承和派生简明教程》中进行了讲解,而多态是指通过基类的指针既可以访问基类的成员,也可以访问派生类的成员。

下面是构成多态的条件:
  • 必须存在继承关系;
  • 继承关系中必须有同名的虚函数,并且它们是覆盖关系(函数原型相同)。
  • 存在基类的指针,通过该指针调用虚函数。

下面的例子对各种混乱情形进行了演示:
#include <iostream>
using namespace std;

//基类Base
class Base{
public:
    virtual void func();
    virtual void func(int);
};
void Base::func(){
    cout<<"void Base::func()"<<endl;
}
void Base::func(int n){
    cout<<"void Base::func(int)"<<endl;
}

//派生类Derived
class Derived: public Base{
public:
    void func();
    void func(char *);
};
void Derived::func(){
    cout<<"void Derived::func()"<<endl;
}
void Derived::func(char *str){
    cout<<"void Derived::func(char *)"<<endl;
}

int main(){
    Base *p = new Derived();
    p -> func();  //输出void Derived::func()
    p -> func(10);  //输出void Base::func(int)
    p -> func("http://c.biancheng.net");  //compile error

    return 0;
}
在基类 Base 中我们将void func()声明为虚函数,这样派生类 Derived 中的void func()就会自动成为虚函数。p 是基类 Base 的指针,但是指向了派生类 Derived 的对象。

语句p -> func();调用的是派生类的虚函数,构成了多态。

语句p -> func(10);调用的是基类的虚函数,因为派生类中没有函数覆盖它。

语句p -> func("http://c.biancheng.net");出现编译错误,因为通过基类的指针只能访问从基类继承过去的成员,不能访问派生类新增的成员。

什么时候声明虚函数

首先看成员函数所在的类是否会作为基类。然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能,如果希望更改其功能的,一般应该将它声明为虚函数。如果成员函数在类被继承后功能不需修改,或派生类用不到该函数,则不要把它声明为虚函数。

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