C++多态和虚函数

  为了让基类指针能够访问派生类的成员函数,C++增加了虚函数(Virtual Function)。使用虚函数非常简单,只需要在函数声明前面增加 virtual 关键字。有了虚函数,基类指针指向基类对象时就使用基类的成员(包括成员函数和成员变量),指向派生类对象时就使用派生类的成员。换句话说,基类指针可以按照基类的方式来做事,也可以按照派生类的方式来做事,它有多种形态,或者说有多种表现方式,我们将这种现象称为多态(Polymorphism)。多态是面向对象编程的主要特征之一,C++中虚函数的唯一用处就是构成多态。C++提供多态的目的是:可以通过基类指针对所有派生类(包括直接派生和间接派生)的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问,尤其是成员函数。如果没有多态,我们只能访问成员变量。虚函数是根据指针的指向来调用的,指针指向哪个类的对象就调用哪个类的虚函数

  当基类的引用指代基类对象时,调用的是基类的成员,而指代派生类对象时,调用的是派生类的成员。不过引用不像指针灵活,指针可以随时改变指向,而引用只能指代固定的对象,在多态性方面缺乏表现力,最好还是使用指针。

  对于具有复杂继承关系的大中型程序,多态可以增加其灵活性,让代码更具有表现力。

1、虚函数注意事项以及构成多态的条件

  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。

1.1 注意事项

  • 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
  • 可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
  • 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
  • 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)
  • 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
  • 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

1.2 构成多态的条件

  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。条件如下:

  • 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

注意: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

1.3 声明虚函数的时机

  ①看成员函数所在的类是否会作为基类

  ②再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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