#C++

C++之“虚”

和动态多态有关

虚函数( virtual function )

虚就虚在所谓“推迟联编”或者“动态联编”上，一个类函数的调用并不是在编译时刻被确定的，而是在运行时刻被确定的。由于编写代码的时候并不能确定被调用的是基类的函数还是哪个派生类的函数，所以被成为“虚”函数。

虚函数只能借助于指针或者引用来达到多态的效果。

虚函数允许子类重新定义成员函数，而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override)，或者称为重写。

最常见的用法就是声明基类的指针，利用该指针指向任意一个子类对象，调用相应的虚函数，动态绑定。由于编写代码的时候并不能确定被调用的是基类的函数还是哪个派生类的函数，所以被成为“虚”函数。如果没有使用虚函数的话，即没有利用C++多态性，则利用基类指针调用相应的函数的时候，将总被限制在基类函数本身，而无法调用到子类中被重写过的函数。

#include<iostream>  
using namespace std;  
  
class A  
{  
public:  
    void foo()  
    {  
        printf("1\n");  
    }  
    virtual void fun()  
    {  
        printf("2\n");  
    }  
};  
class B : public A  
{  
public:  
    void foo()  //隐藏：派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数
    {  
        printf("3\n");  
    }  
    void fun()  //多态、覆盖
    {  
        printf("4\n");  
    }  
};  
int main(void)  
{  
    A a;  
    B b;  
    A *p = &a;  
    p->foo();  //输出1
    p->fun();  //输出2
    p = &b;  
    p->foo();  //取决于指针类型，输出1
    p->fun();  //取决于对象类型，输出4，体现了多态
    return 0;  
}

虚函数的作用:

允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

虚函数是C++中用于实现多态的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。如果父类或者祖先类中函数func()为虚函数，则子类及后代类中，函数func()是否加virtual关键字，都将是虚函数。为了提高程序的可读性，建议后代中虚函数都加上virtual关键字。

下面代码展示了手动调用虚函数的过程:

#include<iostream>
using namespace std;
 
class A 
{
public:
	virtual void vfunc1() { cout << "A::vfunc1()" << endl; };
	virtual void vfunc2() { cout << "A::vfunc2()" << endl; };
	void func1() { cout << "A::func1()" << endl; };
	void func2() { cout << "A::func2()" << endl; };
private:
	int data1_;
	int data2_;
};
 
class B :public A 
{
public:
	virtual void vfunc1() override { cout << "B::vfunc1()" << endl; };
	void func2() { cout << "B::func2()" << endl; };
private:
	int data3_;
};
 
class C :public B 
{
public:
	virtual void vfunc1() override { cout << "C::vfunc1()" << endl; };
	void func2() { cout << "C::func2()" << endl; };
private:
	int data1_, data4_;
};
 
//演示了手动调用虚函数的过程
int main() 
{
	B a;
	typedef void(*Fun)(void);
	Fun pFun = nullptr;
	cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&a) << endl;
	cout << "虚函数表第1个函数地址："<<(int*)*(int*)(&a) << endl;
	cout << "虚函数表第2个函数地址：" << (int*)*(int*)(&a) + 1 << endl;
	pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&a));
	pFun();
	pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&a) + 1);
	pFun();
	return 0;
}

manual_virtual

纯虚函数 ( pure virtual function ) & 抽象类

定义一个函数为虚函数，不代表函数为不被实现的函数。
定义它为虚函数是为了允许用基类的指针来调用子类的这个函数。

定义一个函数为纯虚函数，才代表函数没有被实现。
定义纯虚函数是为了实现一个接口，起到一个规范的作用，规范继承这个类的程序员必须实现这个函数。

纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加=0 。

1	virtual void funtion1()=0

引入纯虚函数的原因：

为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。

为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。

纯虚函数最显著的特征是：

它们必须在继承类中重新声明函数（不要后面的＝0，否则该派生类也不能实例化），而且它们在抽象类中往往没有定义。

定义纯虚函数的目的:

使派生类仅仅只是继承函数的接口。

抽象类的主要作用: 使派生类仅仅只是继承函数的接口

纯虚函数的意义，让所有的类对象（主要是派生类对象）都可以执行纯虚函数的动作，但类无法为纯虚函数提供一个合理的缺省实现。所以类纯虚函数的声明就是在告诉子类的设计者，“你必须提供一个纯虚函数的实现，但我不知道你会怎样实现它”。

总结：

纯虚函数声明如下： virtual void funtion1()=0; 纯虚函数一定没有定义，纯虚函数用来规范派生类的行为，即接口。包含纯虚函数的类是抽象类，抽象类不能定义实例，但可以声明指向实现该抽象类的具体类的指针或引用。
虚函数声明如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；虚函数必须实现，如果不实现，编译器将报错，错误提示为：
1
error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)"
对于虚函数来说，父类和子类都有各自的版本。由多态方式调用的时候动态绑定。
实现了纯虚函数的子类，该纯虚函数在子类中就编程了虚函数，子类的子类即孙子类可以覆盖该虚函数，由多态方式调用的时候动态绑定。
虚函数是C++中用于实现多态(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。
在有动态分配堆上内存的时候，析构函数必须是虚函数，但没有必要是纯虚的。
友元不是成员函数，只有成员函数才可以是虚拟的，因此友元不能是虚拟函数。但可以通过让友元函数调用虚拟成员函数来解决友元的虚拟问题。
析构函数应当是虚函数，将调用相应对象类型的析构函数，因此，如果指针指向的是子类对象，将调用子类的析构函数，然后自动调用基类的析构函数。