P20 C++虚函数与纯虚函数-编程知识

前言

01 虚函数能干什么呢?

02 没有虚函数前的例子

03 使用虚函数后的例子

虚函数virtual 概念

虚函数使用需要一定开销

前言

本期我们学习的是 C++ 中的虚函数。

过去的几期，我们一直在讨论类、面向对象编程、继承这些内容，所有的这些内容，包括本期我们将要学习的虚函数，对整个面向对象的概念都非常重要。

虚函数是指一个类中你希望重载的成员函数 ，当你用一个基类指针或引用指向一个继承类对象的时候，调用一个虚函数时, 实际调用的是继承类的版本。

01 虚函数能干什么呢?

虚函数允许我们在子类中重写方法。

假设我们有两个类 A 和 B，B 是 A 派生出来的类。如果我们在 A 中创建一个方法，标记为 virtual，我们可以选择在 B 类中重写那个方法，让它做其他的事情。

像之前一样，我们通过一个例子来解释今天的知识点。

02 没有虚函数前的例子

我创建了两个类，一个是 Anima，它唯一拥有的是一个名为 GetName 的公共方法，它会返回一个字符串，我们让它返回 "animal"。

还有另外一个类 Dog，它是 Animal类的子集，它提供一个构造函数，允许我们指定一个名字；然后给它提供了一个叫 GetName 的方法，我们让他返回Dog字符串。

我们来看看如何使用上面这些设定。

我有一个 Print 函数，参数是一个 Animal的指针。

现在我们有了一个函数，它可以接受任何 Animal类型的参数，你可以看到，我们不会得到任何的编译错误。

当我们试图将 a 传递给函数时，因为 p 是一个 Animal，Dog 是 Animal的·子类，在函数里面我们做的就是调用 GetName 方法，我们期望的是，在主函数中调用的部分，参数为 Animal类型时，GetName 用于 Anima，而参数为 DOg类型时，GetName 用于 Dog。

然而，运行代码之后你会发现它打印了两次 Animal。

//测试代码
//执行结果为打印两次Animal#include <iostream>class Animal
{
public:std::string getName(){return "Animal";};
};class Dog: public Animal
{
public:std::string getName(){return "Dog";};
};void print(Animal* obj)
{std::cout<<obj->getName()<<std::endl;
}int main()
{Animal *animal = new Animal;Dog *dog = new Dog;print(animal);print(dog);return 0;   
}

为什么会这样呢？

03 使用虚函数后的例子

发生这种情况的原因时，在我们声明函数时，我们的方法通常在类内部起作用。然后当调用方法的时候，会调用属于该类型的方法。

我们看这个 Print 函数，它的参数是 Animal，这意味着当我们调用 GetName 函数时，如果是在 Animal里面，那么它会从 Animal类中找这个叫做 GetName 的函数。

然而，我们希望 C++ 能意识到一点：我在这里传递的 Animal实际上是它的子类Dog，所以，请调用 Dog中的 GetName 函数。

这时候，虚函数就该出现了。

虚函数virtual 概念

虚函数引入了一种叫做 Dynameic Dispatch（动态联编）的东西，它通常通过 V 表（虚函数表）来实现编译。

V 表就是一个表，它包含基类中所有虚函数的映射，这样我们可以在它运行时，将它们映射到正确的覆写（overwrite）函数。

简单起见，现在你只需要知道，如果你想覆写一个函数，必须将基类中的基函数标记为虚函数。

我们回到代码中继续看一下。

我在基类 Animal类中 GetName 函数前面使用了 virtual 这个关键字，这可以告诉编译器，——嘿，为这个函数生成 V 表吧，这样，如果它被重写了，你可以指向正确的函数。

我们运行代码试试看。

我们得到了期望的结果。

现在，我们可以做的另一件事：使用在 C++11 引入的覆写函数标记的关键字 override。

这个不是必须的，无论有没有这个关键字，程序都会正常工作，但是我还是建议你这样做。因为首先这会让你的程序更具有可读性，阅读程序的时候我们可以知道这实际上是一个覆写的函数；它还可以帮助我们预防 Bug 的发生，比如拼写错误之类的

//用于测试的代码
#include <iostream>class Animal
{
public:virtual std::string getName(){return "Animal";};
};class Dog: public Animal
{
public:std::string getName(){return "Dog";};
};void print(Animal* obj)
{std::cout<<obj->getName()<<std::endl;
}int main()
{Animal *animal = new Animal;Dog *dog = new Dog;print(animal);print(dog);return 0;   
}