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一文详解虚函数及其相关知识点

2021-10-13 10:14:00

本期是C++基础语法分享的第七节，今天给大家来分享一下：

（1）虚析构函数；

（2）纯虚函数；

（3）虚函数、纯虚函数；

（4）虚函数指针、虚函数表；

（5）虚继承；

（6）虚继承、虚函数；

（7）模板类、成员模板、虚函数；

（8）抽象类、接口类、聚合类；

虚析构函数

虚析构函数是为了解决基类的指针指向派生类对象，并用基类的指针删除派生类对象。

虚析构函数使用

class Shape{public： Shape（）; // 构造函数不能是虚函数 virtual double calcArea（）; virtual ~Shape（）; // 虚析构函数};class Circle ： public Shape // 圆形类{public： virtual double calcArea（）; 。。。};int main（）{ Shape * shape1 = new Circle（4.0）; shape1-》calcArea（）; delete shape1; // 因为Shape有虚析构函数，所以delete释放内存时，先调用子类析构函数，再调用基类析构函数，防止内存泄漏。 shape1 = NULL; return 0；}

纯虚函数

纯虚函数是一种特殊的虚函数，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。

virtual int A（） = 0;

虚函数、纯虚函数

类里如果声明了虚函数，这个函数是实现的，哪怕是空实现，它的作用就是为了能让这个函数在它的子类里面可以被覆盖（override），这样的话，编译器就可以使用后期绑定来达到多态了。纯虚函数只是一个接口，是个函数的声明而已，它要留到子类里去实现。

虚函数在子类里面可以不重写；但纯虚函数必须在子类实现才可以实例化子类。

虚函数的类用于 “实作继承”，继承接口的同时也继承了父类的实现。纯虚函数关注的是接口的统一性，实现由子类完成。

带纯虚函数的类叫抽象类，这种类不能直接生成对象，而只有被继承，并重写其虚函数后，才能使用。抽象类被继承后，子类可以继续是抽象类，也可以是普通类。

虚基类是虚继承中的基类，暂不做详细说明。

虚函数指针、虚函数表

虚函数指针：在含有虚函数类的对象中，指向虚函数表，在运行时确定。

虚函数表：在程序只读数据段，存放虚函数指针，如果派生类实现了基类的某个虚函数，则在虚表中覆盖原本基类的那个虚函数指针，在编译时根据类的声明创建。

虚继承

虚继承用于解决多继承条件下的菱形继承问题（浪费存储空间、存在二义性）。

底层实现原理与编译器相关，一般通过虚基类指针和虚基类表实现，每个虚继承的子类都有一个虚基类指针（占用一个指针的存储空间，4字节）和虚基类表（不占用类对象的存储空间）（需要强调的是，虚基类依旧会在子类里面存在拷贝，只是仅仅最多存在一份而已，并不是不在子类里面了）；当虚继承的子类被当做父类继承时，虚基类指针也会被继承。

实际上，vbptr 指的是虚基类表指针（virtual base table pointer），该指针指向了一个虚基类表（virtual table），虚表中记录了虚基类与本类的偏移地址；通过偏移地址，这样就找到了虚基类成员，而虚继承也不用像普通多继承那样维持着公共基类（虚基类）的两份同样的拷贝，节省了存储空间。

虚继承、虚函数

相同之处：都利用了虚指针（均占用类的存储空间）和虚表（均不占用类的存储空间）

不同之处：

虚继承

（1）虚基类依旧存在继承类中，只占用存储空间

（2）虚基类表存储的是虚基类相对直接继承类的偏移

虚函数

（1）虚函数不占用存储空间

（2）虚函数表存储的是虚函数地址

模板类、成员模板、虚函数

模板类中可以使用虚函数

一个类（无论是普通类还是类模板）的成员模板（本身是模板的成员函数）不能是虚函数