C++ 中虚函数在多态性中扮演什么角色？

wufei123 2024-05-28 阅读:40 评论:0

通过动态绑定实现多态性，虚函数允许派生类对象调用自身版本的虚函数，即使该函数由基类声明。具体来说：虚函数在基类中声明，并使用 virtual 关键字。编译器使用虚指针表动态查找运行时对象类型的函数实现。派生类对象始终调用其自身版本的虚函数，...

通过动态绑定实现多态性，虚函数允许派生类对象调用自身版本的虚函数，即使该函数由基类声明。具体来说：虚函数在基类中声明，并使用 virtual 关键字。编译器使用虚指针表动态查找运行时对象类型的函数实现。派生类对象始终调用其自身版本的虚函数，即使它是由基类声明的。

虚函数在 C++ 多态性中的角色

在面向对象编程 (OOP) 中，多态性是一种允许对象以不同方式响应相同方法调用的特性。在 C++ 中，虚函数通过动态绑定实现多态性。

什么是虚函数？

虚函数是基类中声明并由派生类重写的成员函数。在基类中声明虚函数时，使用 virtual 关键字前缀。

虚函数的工作原理

当调用虚函数时，编译器不会查找基类中的函数实现。相反，它会查找运行时对象类型的函数实现。这意味着子类对象始终调用其自身版本的虚函数，即使该函数是由基类声明的。

虚指针表

虚函数调用涉及称为虚指针表的特殊数据结构。对于每个具有虚函数的类，编译器都会创建一个虚指针表，其中包含指向该类虚函数的指针。当创建派生类对象时，该对象包含指向其自身虚指针表的指针。

实战案例

考虑以下示例：

class Shape { public: virtual void draw() const = 0; // 其他函数和变量 }; class Rectangle : public Shape { public: void draw() const override { // 绘制一个矩形 } }; class Circle : public Shape { public: void draw() const override { // 绘制一个圆 } }; int main() { Shape* shapes[] = {new Rectangle(), new Circle()}; for (Shape* shape : shapes) { shape->draw(); // 根据运行时类型调用正确的 draw() 方法 delete shape; } }

在这个示例中，Shape 类声明了一个虚函数 draw()。派生类 Rectangle 和 Circle 重写了 draw() 方法以提供针对特定形状的自定义实现。在 main() 函数中，我们创建了一个形状数组并对每个形状调用 draw() 方法。尽管所有形状都声明为基类类型，但它们会根据实际运行时类型调用正确的 draw() 方法，从而演示了虚函数在 C++ 中实现多态性的作用。

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