1.虛函數(shù)
1.1虛函數(shù)的作用
虛函數(shù)的作用是允許在派生類中重新定義與基類同名的函數(shù)，并且可以通過(guò)基類指針或引用來(lái)訪問(wèn)基類和派生類中的同名函數(shù)。
class Time{ public: Time(int=0,int=0,int=0); void show(); protected: int hour; int min; int sec; }; class LocalTime:public Time{ public: LocalTime(int=0,int=0,int=0,string="+8"); void show(); protected: string zone; }; Time::Time(int h,int m,int s):hour(h),min(m),sec(s){} void Time::show(){ cout<<hour<<":"<<min<<":"<<sec<<endl; } LocalTime::LocalTime(int h,int m,int s,string z):Time(h,m,s),zone(z){} void LocalTime::show(){ cout<<hour<<":"<<min<<":"<<sec<<"@"<<zone<<endl; } int main(){ Time t; LocalTime lt; Time *pt=&t; pt->show(); pt=< pt->show(); system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } |
結(jié)果：
0:0:0
0:0:0
這里通過(guò)指針找到派生類，但無(wú)法調(diào)用派生類show()。如果使用虛函數(shù)。
將基類Time中的show()函數(shù)聲明為虛函數(shù)， 其余不變。
class Time{ public: Time(int=0,int=0,int=0); virtual void show(); … }; |
結(jié)果：
0:0:0
0:0:0@+8
本來(lái)，基類指針是指向基類對(duì)象的，如果用它指向派生類對(duì)象，則進(jìn)行指針類型轉(zhuǎn)換，將派生類對(duì)象的指針先轉(zhuǎn)換為基類指針，所以基類指針指向的是派生類對(duì)象中的基類部分。在程序修改前，是無(wú)法通過(guò)基類指針去調(diào)用派生類對(duì)象中的成員函數(shù)的。
虛函數(shù)突破這一限制，在派生類的基類部分中，派生類的虛函數(shù)取代了基類原來(lái)的虛函數(shù)，因此在使用基類指針指向派生類對(duì)象后，調(diào)用虛函數(shù)時(shí)就調(diào)用了派生類的虛函數(shù)。
1.2虛函數(shù)的使用方法
【1】在基類用virtual聲明成員函數(shù)為虛函數(shù)。這樣就可以在派生類中重新定義此函數(shù)，為它賦予新的功能，并能方便地被調(diào)用。
【2】在派生類中重新定義此函數(shù)，要求函數(shù)名、函數(shù)（返回）類型、函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)和類型與基函數(shù)的虛函數(shù)相同。如果在派生類中沒(méi)有對(duì)基類的虛函數(shù)重定義，則派生類簡(jiǎn)單地繼承直接基類的虛函數(shù)。
有一種情況例外，在這種情況下派生類與基類的成員函數(shù)返回類型不同，但仍起到虛函數(shù)的作用。即基類虛函數(shù)返回一個(gè)基類指針或基類引用，而子類的虛函數(shù)返回一個(gè)子類的指針或子類的引用。
class Base{ public: virtual Base *fun(){ cout<<"Base's fun()."<<endl; return this; } }; class Derived:public Base{ public: virtual Derived *fun(){ cout<<"Derived's fun()."<<endl; return this; } }; void test(Base &x){ Base *b; b=x.fun(); } int main(){ Base b; Derived d; test(b); test(d); system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } |
結(jié)果：
Base's fun().
Derived's fun().
【3】C++規(guī)定，當(dāng)一個(gè)成員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，其派生類中的同名函數(shù)（符合2中定義的函數(shù)）都自動(dòng)成為虛函數(shù)。
【4】定義一個(gè)指向基類對(duì)象的指針變量，并使其指向同一類族中的某個(gè)對(duì)象。通過(guò)該指針變量調(diào)用此函數(shù)，此時(shí)調(diào)用的就是指針變量指向的對(duì)象的同名函數(shù)。
1.3聲明虛函數(shù)的限制
【1】只能用virtual聲明類的成員函數(shù)，使它成為虛函數(shù)，而不能將類外的普通函數(shù)聲明為虛函數(shù)。
【2】一個(gè)成員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，在同一類族中的類就不能再定義一個(gè)非virtual的但與該虛函數(shù)具有相同參數(shù)（個(gè)數(shù)與類型）和函數(shù)返回值類型的同名函數(shù)。
【3】靜態(tài)成員函數(shù)不能是虛函數(shù)，因?yàn)殪o態(tài)成員函數(shù)不受限于某個(gè)對(duì)象。
【4】inline函數(shù)不能是虛函數(shù)，因?yàn)閕nline函數(shù)是不能在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)確定其位置的。即使虛函數(shù)在類的內(nèi)部定義，編譯時(shí)，仍將其視為非inline的。
【5】使用虛函數(shù)，系統(tǒng)要有一定的空間開(kāi)銷。當(dāng)一個(gè)類帶有虛函數(shù)時(shí)，編譯器會(huì)為該類構(gòu)造一個(gè)虛函數(shù)表(virtual function tanle,vtable)，它是一個(gè)指針數(shù)組，存放每個(gè)虛函數(shù)的入口地址。
2.虛析構(gòu)函數(shù)
class Time{ public: Time(int=0,int=0,int=0); ~Time(){ cout<<"Time destructor"<<endl; } protected: int hour; int min; int sec; }; class LocalTime:public Time{ public: LocalTime(int=0,int=0,int=0,string="+8"); ~LocalTime(){ cout<<"LocalTime destructor"<<endl; } protected: string zone; }; Time::Time(int h,int m,int s):hour(h),min(m),sec(s){} LocalTime::LocalTime(int h,int m,int s,string z):Time(h,m,s),zone(z){} int main(){ Time *p=new LocalTime;//指向派生類 delete p; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } |
結(jié)果：
Time destructor
從結(jié)果可以看出，執(zhí)行的還是基類的析構(gòu)函數(shù)，而程序的本意是希望執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)。此時(shí)將基類的析構(gòu)函數(shù)聲明為虛析構(gòu)函數(shù)，
virtual ~Time(){ cout<<"Time destructor"<<endl; } |
結(jié)果：
LocalTime destructor
Time destructor
如果將基類的析構(gòu)函數(shù)聲明為虛函數(shù)，由該基類所派生的所有派生類的析構(gòu)函數(shù)也自動(dòng)成為虛函數(shù)。
把基類的析構(gòu)函數(shù)聲明為虛函數(shù)的好處是，如果程序中delete一個(gè)對(duì)象，而delete運(yùn)算符的操作對(duì)象是指向派生類對(duì)象的基類指針，則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用相應(yīng)類的析構(gòu)函數(shù)。
構(gòu)造函數(shù)不能聲明為虛函數(shù)。
3.純虛函數(shù)
virtual void show()=0;//純虛函數(shù) |
這里將show()聲明為純虛函數(shù)(pure virtual function)。純虛函數(shù)是在聲明虛函數(shù)時(shí)被“初始化”為0的虛函數(shù)。
聲明純虛函數(shù)的一般形式為，
virtual 函數(shù)類型 函數(shù)名(參數(shù)列表)=0; |
純虛函數(shù)沒(méi)有函數(shù)體；最后的“=0”并不代表函數(shù)返回值為0，它只起形式上的作用，告訴編譯器“這是純虛函數(shù)”；這個(gè)一個(gè)聲明語(yǔ)句，最后有分號(hào)。
聲明純虛函數(shù)是告訴編譯器，“在這里聲明了一個(gè)虛函數(shù)，留待派生類中定義”。在派生類中對(duì)此函數(shù)提供了定義后，它才能具備函數(shù)的功能，可以被調(diào)用。
純虛函數(shù)的作用是在基類中為其派生類保留了一個(gè)函數(shù)的名字，以便派生類根據(jù)需要對(duì)它進(jìn)行定義。
如果在一個(gè)類中聲明了純虛函數(shù)，而在其派生類中沒(méi)有對(duì)該函數(shù)定義，則該函數(shù)在派生類中仍為純虛函數(shù)。
4.抽象類
將不用來(lái)定義對(duì)象而只作為一種基本類型用作繼承的類，稱為抽象類(abstract class)，由于它常用作基類，通常稱為抽象基類。凡是包含純虛函數(shù)的類都是抽象類。
如果在派生類中沒(méi)有對(duì)所有的純虛函數(shù)進(jìn)行定義，則此派生類仍然是抽象類，不能用來(lái)定義對(duì)象。
可以定義指向抽象類數(shù)據(jù)的指針變量。當(dāng)派生類成為具體類后，就可以用這個(gè)指針指向派生類對(duì)象，然后通過(guò)該指針調(diào)用虛函數(shù)。