C++中的 虚函数 纯虚函数 虚基类(virtual)

C++中的 虚函数 纯虚函数 虚基类(virtual)
前言:需要了解三者的区别,必须要掌握多态的三个必要条件:

  1. 继承
  2. 重载
  3. 父类指针指向子类对象。

虚函数 纯虚函数 虚基类三者区别

1.虚函数是用于多态中virtual修饰父类函数,确保父类指针调用子类对象时,运行子类函数的。
2.纯虚函数是用来定义接口的,也就是基类中定义一个纯虚函数,基类不用实现,让子类来实现。
3.虚基类是用来在多继承中,比如菱形继承中,如果两个父类继承自同一个类,就只实例化一个父类

①虚函数
第一个是没有使用多态(只用继承)的一般实现方式:

class A  
{  
public:  
    void printf(){  
        cout<<"printf A"<<endl;  
    }  
};  
class B : public A  
{  
public:  
    void printf(){  
        cout<<"printf B"<<endl;  
    }  
};  
int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    A *a = new A();  
    a->printf();  
    B *b = new B();  
    b->printf();  
    return 0;  
}  

结果:

printf A
printf B

这是早期没有多态的代码,缺点:代码冗余
下面是使用了多态但是没有引用virtual关键字的情况:

int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    A *a = new B();  
    a->printf();  
    return 0;  
}  

结果:

printf A

因为类的定义都一样,所以就没再写出来了,当父类指针指向子类对象的时候,如果不使用virtual,父类调用方法的时候还是调用了父类自己的方法,没有调用子类重写的方法,所以就没有实现到多态的作用,我们再来在父类中试试加入virtual关键字看看:

class A  
{  
public:  
virtual void printf(){  
        cout<<"printf A"<<endl;  
    }  
};  
class B : public A  
{  
public:  
//子类也可以不使用virtual,直接写为void printf()
    virtual void printf(){  
        cout<<"printf B"<<endl;  
    }  
};  
int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    A *a = new B();  
    a->printf();  
    return 0;  
}  

结果

printf B

virtual是加入到父类中的,子类的代码尽量加上virtual(方便被继承的子类实现多态),也可以不加,main函数还是父类指针指向子类对象,结果终于可以打印到子类重写的方法了,所以证实了虚函数是用于多态中virtual修饰父类该重写的函数,确保父类指针调用子类对象时运行子类函数的。
② 纯虚函数
纯虚函数就是抽象接口,使用了纯虚函数的类不能被实例化,定义了纯虚函数的类不用写纯虚函数的实现,由子类实现,下面看代码:

class A  
{  
public:  
    virtual void printf() =0;  
};  
void A::printf()//纯虚函数可以不写实现  
{  
    cout<<"printf A"<<endl;  
}  
class B : public A  
{  
public:  
    void printf(){  
        cout<<"printf B"<<endl;  
    }  
};  
int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    A *a =new A();//编译出错,纯虚函数的类不能实例化  
    a->printf();  
    return 0;  
}  

virtual void printf() = 0;这是虚函数的写法,我在下面写了虚函数的实现 void A::printf(),其实写不写都没关系,写了也起不了作用,然后我才main函数中尝试吧纯虚函数的类实例化,结果直接报错,说明纯虚函数是不能实例化的。

int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    A *a =newB();//这里使用了多态  
    a->printf();  
    return 0;  
}  

结果:

printf B

把main函数的a指向了子类的对象,结果可以正确打印出子类的方法。由此说明了纯虚函数也是为多态服务的,它的作用是定义一个接口,让子类去实现。
③虚基类
虚基类是c++独有的东西,因为c++中有多继承,也是关键字virtual相关的定义。

先来说说多继承,如果爷爷类(暂把父类的父类暂定为爷爷类 ),父类继承自爷爷类。如果孙类继承自多个父类(听起来有点怪异),那么如果不使用虚基类,就会实例化多个爷爷类对象(越说越离奇),编译器会报错,说有歧义性。如果父类继承自虚基类,则可以解决多个父类不会实例化多个爷爷的问题,就是只有一个爷爷。

class Grandfather{  
public:  
    int flag;  
    Grandfather(){  
        flag = 1;  
    }  
};  
class Father1:public Grandfather{  
public:  
    Father1(){  
        flag = 2;  
    }  
};  
class Father2:public Grandfather{  
public:  
    Father2(){  
        flag = 3;  
    }  
};  
class Son:public Father1,public Father2{  
};  
int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    Son *son = new Son();  
    cout<<son->flag<<endl;//这里编译错误,flag访问不明确,因为两个父类中都有flag变量,歧义  
    return 0;  
}  

如果没有使用虚基类,多个父类继承自同一个爷爷类,就会产生歧义,为了不产生歧义,代码可改为(治标不治本):

cout<<son->Father1::flag<<endl;
cout<<son->Father2::flag<<endl;

如果父类继承虚基类就不同了:

class Grandfather{  
public:  
    int flag;  
    Grandfather(){  
        flag = 1;  
        cout<<"Grandfather flag = "<<flag <<endl;  
    }  
};  
class Father1:virtual public Grandfather{  
public:  
    Father1(){  
        flag = 2;  
        cout<<"Father1 flag = "<<flag<<endl;  
    }  
};  
class Father2:virtual public Grandfather{  
public:  
    Father2(){  
        flag = 3;  
        cout<<"Father2 flag = "<<flag<<endl;  
    }  
};  
class Son:public Father1,public Father2{  
};  
int main(int argc, const char * argv[])  
{  
    Son *son = new Son();  
    cout<<son->flag<<endl;  
    return 0;  
}  

结果:

Grandfather flag = 1

Father1 flag = 2

Father2 flag = 3

3

现在,可以运行了,class Father2:virtual public Grandfather,就是继承虚基类的写法,爷爷对象只有一个,爷爷类的变量也只实例化了一次,那为什么最后打印出来的是3呢?看构造函数的顺序就可以看出来了,现在构造了爷爷类,再构造第一个继承的父类,最后继承第二个继承的父类,因此flag最后保持在第二个父类的修改值里了。

C++中的 虚函数 纯虚函数 虚基类(virtual)总的来说,虚函数 ,纯虚函数是为了多态服务,虚基类是为了只实例化一次基类存在的

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