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深入了解C++的多態與虛函數_C 語言

作者：lhb2998658795 ? 更新時間： 2022-09-23 編程語言

1.多態的機制與虛函數的機制

1.1 多態的機制

1.當在類中使用virtual聲明一個函數為虛函數時，在編譯時，編譯器會自動在基類中默默地安插一個虛函數表指針，同時的.rodata段為這類生成一張虛函數表，用來保存類中的虛函數的地址。

2.當繼承發生時，父類中的虛指針就被子類給繼承了下來，所以他的類對象空間就增大了一個指針的大小。

3.當子類構造對象時，這根繼承而來的虛指針，將會在子類的構造函數中被重新賦值，所賦的值即為子類類中產生的虛函數表地址。

4.當使用父類指針或引用，對虛函數進行調用時，通過這個虛函數表指針，在虛函數表中查找虛函數的地址，從而調用不同類的虛函數。

1.2 虛函數的機制

虛函數的意義何在？就是用來承接動態多態的。他是如何承接這種動態多態機制的呢？

當子類之中函數與父類之中的虛函數重名時，且返回值與形參列表都一致時，將是對父類虛函數的重寫。當在子類重寫虛函數時，將會把虛函數表中的父類的虛函數地址覆蓋掉。

1.3虛函數表的結構圖

1.4 動態多態實現的三個前提件（很重要）

1.有繼承關系

2.基類中有虛函數，且子類重寫虛函數

3.基類指針或引用，指向或引用父類對象，就會形成動態多態

2.多態實例應用

#include <iostream>
 
using namespace std;
class Driver{
public:
    virtual void show_info()
    {
        cout<<"我是司機"<<endl;
    }
};
 
class Bwm:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我開的是寶馬"<<endl;
    }
};
 
class Benchi:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我開的是奔馳"<<endl;
    }
};
 
class Tuolaji:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我開的是拖拉機"<<endl;
    }
};
 
class Kai
{
public:
    void kaiche(Driver& p)
    {
        p.show_info();
    }
 
};
 
int main()
{
    Bwm bwm;
    Tuolaji tuolaji;
    Benchi benchi;
 
    Kai p;
    p.kaiche(tuolaji);
    p.kaiche(benchi);
    p.kaiche(benchi);
 
 
    return 0;
}

結果圖:

3.多態的巨大問題與虛析構

3.1代碼舉例說明

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的構造"<<endl;
    }
 
    ~A()
    {
        cout<<"A的析構"<<endl;
    }
 
    virtual void show_info()
    {
        cout<<"愛吃飯"<<endl;
    }
};
 
class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的構造"<<endl;
    }
 
    ~B()
    {
        cout<<"B的析構"<<endl;
    }
 
    void show_info()
    {
        cout<<"愛吃糖"<<endl;
    }
};
 
int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();
 
    delete a;
    return 0;
}

結果圖：

由圖可知：當用虛函數實現多態的時候，子類的的析構無法進行。

所以我們應該怎么解決呢？

3.2代碼實現

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的構造"<<endl;
    }
 
    virtual~A()
    {
        cout<<"A的析構"<<endl;
    }
 
    virtual void show_info()
    {
        cout<<"愛吃飯"<<endl;
    }
};
 
class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的構造"<<endl;
    }
 
    ~B()
    {
        cout<<"B的析構"<<endl;
    }
 
    void show_info()
    {
        cout<<"愛吃糖"<<endl;
    }
};
 
int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();
 
    delete a;
    return 0;
}

結果圖：

所以，為了避免子類的析構無法執行而造成的內存泄漏問題，應該把最遠端父類的析構函數定義為虛析構。虛析構的語法即是在最遠端父類的析構函數名前 加virtual進行修飾即可。

虛析構如下：

virtual~A()
    {
        //虛析構的定義形式。
    }

4.純虛函數與抽象類

4.1純虛函數語法格式

class + 類名
{
? public:
? ? ? virtual void showInfo() = 0; ?
};

4.2純虛函數的定義

在類中定義一個沒有函數體的虛函數就叫做純虛函數。類中有純虛函數的類就叫做抽象類。抽象類被人稱接口類。這個純虛函數只有一個函數名做為函數功能的表現，而沒有函數體的實現。純虛函數必須在子類之中進行實現，如果繼承的子類沒有實現父類的純虛函數，那么這個子類也將成員抽象類。抽象類是不可以定義對象的。純虛函數也叫接口類中的接口。

4.3抽象類的應用實例

#include <iostream>
 
using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void show_info()=0;
 
    virtual void goshopping()=0;
};
 
class B:public A
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我是大哥"<<endl;
    }
 
    void goshopping()
    {
        cout<<"我是小弟"<<endl;
    }
};
 
int main()
{
   A* a=new B;
   a->show_info();
   a->goshopping();
    return 0;
}

原文鏈接：https://blog.csdn.net/a2998658795/article/details/126039682

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