c++中什么是虚函数和多态_c++虚函数多态解析

虚函数是基类中用virtual声明的成员函数，允许派生类重写，通过基类指针或引用调用时根据实际对象类型确定执行版本，实现运行时多态。示例中Animal类的speak()为虚函数，Dog和Cat类重写该函数；当Animal指针指向Dog或Cat对象并调用speak()时，会输出对应动物的声音，体现同一接口不同行为的多态特性。C++通过虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）实现动态绑定：每个含虚函数的类有vtable存储虚函数地址，每个对象有vptr指向该表，调用虚函数时通过vptr找到vtable再定位具体函数地址，此过程在运行时完成，称为动态或晚绑定。纯虚函数在基类中定义但无实现，如Shape类的draw()=0，使类成为抽象类，不能实例化，只有派生类实现所有纯虚函数后方可创建对象。虚函数与多态提升了代码扩展性与可维护性，是C++面向对象编程的核心机制。

在C++中，虚函数和多态是面向对象编程的重要特性，它们支持“运行时动态绑定”，让程序可以在运行时根据对象的实际类型调用对应的函数，而不是仅仅依赖于指针或引用的声明类型。

什么是虚函数

虚函数是在基类中使用 virtual 关键字声明的成员函数，它允许派生类重写（override）该函数。当通过基类指针或引用调用该函数时，会根据所指向对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数。

示例：

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
};
<p>class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks" << endl;
}
};</p><p>class Cat : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Cat meows" << endl;
}
};</p>

在这个例子中，speak() 是一个虚函数。如果使用基类指针指向子类对象，调用 speak() 时会执行子类的实现。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

多态是如何工作的

多态指的是“同一接口，不同行为”。C++中的多态主要通过继承 + 虚函数 + 基类指针/引用实现。

看下面的调用：

阿里云-虚拟数字人

阿里云-虚拟数字人是什么？ ...

2

查看详情

Animal* ptr;
Dog dog;
Cat cat;
<p>ptr = &dog;
ptr->speak();  // 输出: Dog barks</p><p>ptr = &cat;
ptr->speak();  // 输出: Cat meows</p>

虽然 ptr 的类型是 Animal*，但实际调用的是 Dog 或 Cat 的 speak() 函数。这就是运行时多态：函数调用在运行时才确定具体执行哪一个版本。

虚函数表与动态绑定机制

C++实现多态的底层机制通常依赖于虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）。

• 每个含有虚函数的类都有一个虚函数表，表中存储了该类所有虚函数的地址。
• 每个对象内部包含一个隐藏的指针（vptr），指向其所属类的虚函数表。
• 当调用虚函数时，程序通过 vptr 找到 vtable，再查表调用对应函数。

这个过程发生在运行时，因此称为动态绑定（dynamic binding）或晚绑定（late binding）。

纯虚函数与抽象类

有时候我们希望基类中的某个虚函数没有具体实现，强制子类提供自己的版本。这时可以使用纯虚函数：

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
};
<p>class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
cout << "Drawing a circle" << endl;
}
};</p>

包含纯虚函数的类是抽象类，不能实例化对象。只有派生类实现了所有纯虚函数后，才能创建该类的对象。

基本上就这些。虚函数是实现多态的基础，而多态让代码更具扩展性和可维护性，特别是在处理具有共同接口但行为不同的对象时非常有用。理解虚函数和多态，是掌握C++面向对象编程的关键一步。

以上就是c++++中什么是虚函数和多态_c++虚函数多态解析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！