虚函数

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2023-03-19 约 1531 字预计阅读 4 分钟次阅读

虚函数

虚函数的种类

non-virtual：你不希望派生类重新定义
virtual：你希望派生类重新定义，且他有默认定义

pure virtual：你希望派生类一定要重新定义，你对他没有默认定义

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class Shape {
public:
  virtual void draw() const = 0; // pure virtual
  virtual void error(const std::string &msg); // impure virtual
  int objectID() const; // non-virtual
};

虚函数的实现原理

虚表与虚指针

我们先把下述代码扫一遍，并且来看看图，我们可以看到最左边的表上面记录着继承的父类和自己的数据，但是除了这些之外，是不是还有一个记录着内存地址的，这个就是虚指针（vtpr）这个虚指针指向着一张虚表（vtbl）

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class A {
pubilc:
    virtual void vfunc1();
  virtual void vfunc2();
  void func1();
  void func2();
private:
  int m_data1, m_data2;
};

class B : public A {
pubilc:
    virtual void vfunc1();
  void func2();
private:
  int m_data3;
};

class C : public B {
pubilc:
    virtual void vfunc1();
  void func2();
private:
  int m_data1, m_data4;
};

c++对一个虚函数进行调用的过程
- 他首先会考虑是静态绑定还是动态绑定
- 静态绑定就是 call xxx call(汇编语言的一个动作) xxx(addr)
- 如果是满足三个条件就会动态绑定
  - 通过指针来调用
  - 指针满足向上转型
  - 调用的是虚函数
  - 只要满足这三个条件就会变成 (*(p->vptr)[n])(p); 或者 (*p->vptr[n] )(p);
  - 为什么叫动态绑定，因为要看"p"是什么

虚函数的妙用

通过虚指针我们可以实现多态
- 比如一个list 需要放多个不同大小的比如矩形圆形长方形各种的就可以直接放父类A 的指针指向不同大小的具体图形因为对于指针来说都是4个byte
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  list<A*> myList;

虚函数的注意点

析构函数要写成虚函数
- 是为了降低内存泄漏的可能性
- 一个基类的指针指向一个派生类的对象，在使用完毕准备销毁时，如果基类的析构函数没有定义成虚函数，那么编译器根据指针类型就会认为当前对象的类型是基类，调用基类的析构函数，仅执行基类的析构，所以造成内存泄漏
构造函数不写成虚函数
- 我们创建一个对象，是需要知道对象的完整信息的。特别是要知道对象的具体类型，而虚函数只需要知道函数接口，而不需要知道具体类型，所以构造函数不应该被定义为虚函数
- 从目前编译器实现虚函数进行多态的方式来看，虚函数的调用是通过实例化之后对象的虚函数表指针来找到虚函数的地址进行调用的，如果说构造函数是虚的，那么虚函数表指针则是不存在的，无法找到对应的虚函数表来调用虚函数，那么这个调用实际上也是违反了先实例化后调用的准则
构造函数和析构函数中不要调用虚函数
- 举例来说，有一个动物的基类，基类中定义了一个动物本身行为的虚函数 action_type()，在基类的构造函数中调用了这个虚函数
  
  派生类中重写了这个虚函数，我们期望着根据对象的真实类型不同，而调用各自实现的虚函数，但实际上当我们创建一个派生类对象时，首先会创建派生类的基类部分，执行基类的构造函数，此时，派生类的自身部分还没有被初始化，对于这种还没有初始化的东⻄，C++选择当它们还不存在作为一种安全的方法
  
  派生类中重写了这个虚函数，我们期望着根据对象的真实类型不同，而调用各自实现的虚函数，但实际上当我们创建一个派生类对象时，首先会创建派生类的基类部分，执行基类的构造函数，此时，派生类的自身部分还没有被初始化，对于这种还没有初始化的东⻄，C++选择当它们还不存在作为一种安全的方法
- 在析构函数中也是同理，派生类执行了析构函数后，派生类的自身成员呈现未定义的状态，那么在执行基类的析构函数中是不可能调用到派生类重写的方法的
哪些函数不能写成虚函数
- 构造函数： 上述已说明
- 内联函数： 内联函数表示在编译阶段进行函数体的替换操作，而虚函数意味着在运行期间进行类型确定，所以内联函数不能是虚函数
- 静态函数： 静态函数不属于对象属于类，静态成员函数没有this指针，因此静态函数设置为虚函数没有任何意义
- 友元函数： 友元函数不属于类的成员函数，不能被继承。对于没有继承特性的函数没有虚函数的说法
- 普通函数： 普通函数不属于类的成员函数，不具有继承特性，因此普通函数没有虚函数

目录

虚函数

虚函数

虚函数的实现原理

虚函数的妙用

虚函数的注意点