C++ 虚函数 纯虚函数

本文包含三个问题

1.析构函数是否应为虚函数问题？

2.成员函数的虚函数问题？

3.析构函数是否可以为纯虚函数问题？

 

（一）析构函数是否应为虚函数问题

说明：仅在使用父类指针指向子类对象时有区别

1. 当析构函数非虚函数时，使用父类指针指向子类对象，在析构时将不会调用子类析构函数
2. 当析构函数是虚函数时，使用分类指针指向子类对象，在析构时会调用子类析构函数，且调用顺序为：先调用子类析构函数，再调用父类析构函数
3. 所以，为了能够正确的调用对象的析构函数，一般要求具有层次结构的*类，定义其析构函数为虚函数。因为在delete一个抽象类指针时候，必须要通过虚函数找到真正的析构函数。

代码详情

class CBase
{
public:
    CBase(){cout << "CBase()";}
    ~CBase(){cout << "~CBase()";}   //析构函数未加virtual时 
};

class CSon:public CBase
{
public:
    CSon(){cout << "CSon()";}
    ~CSon(){cout << "~CSon()";}
};

int main()
{
    //使用1：(正常，可以正常调用子类析构函数)
    CSon   son1;

    //使用2：(正常，可以正常调用子类析构函数)
    CSon   *pbase2 = new CSon;
    delete   pbase2;

    //使用1、2输出都是：
    //CBase()
    //CSon() 
    //~CSon()
    //~CBase()

    //使用3：(非正常,不能正常调用子类析构函数)
    CBase *pbase2 = new CSon;
    delete pbase2;

    //输出是：
    //CBase()
    //CSon()
    //~CBase()

    return 0;
}

 

 

   (二)成员函数的虚函数问题

说明：仅在使用父类指针指向子类对象时有区别，也是C++实现多态的关键

1. 当成员函数非虚函数时，使用父类指针指向子类对象，在调用此成员函数时，将调用父类成员函数
2. 当成员函数是虚函数时，且子类重写了该函数，使用父类指针指向子类对象，在调用此成员函数时，将调用子类成员函数
3. 父类指针指向父类对象，或子类指针指向子类对象时，不论成员函数是否是virtual，都会调用自己的成员函数，没有影响

代码详情

class CBase
{
public:
    void call(){cout << "*base* call";}   //成员函数未加virtual时 
};

class CSon:public CBase
{
public:
    void call(){cout << "*son* call";}
};

int main()
{
    //使用：
    CSon   *pbase1 = new CSon;  //子类指针指向子类对象，调用子类函数
    CBase  *pbase2 = new CSon;  //父类指针指向子类对象，调用父类函数
    
    pbase1->call();
    pbase2->call();
    
    //输出：
    //*son* call
    //*base* call

    return 0;
}

 

(三)析构函数是否可以为纯虚函数问题

• 当我们想把CBase做成抽象类，使其不能直接构造对象，需要在其中定义一个纯虚函数。如果其中没有其他合适的函数，就可以把析构函数定义为纯虚的。
• 当定义析构函数为纯虚函数时，必须进行定义。这是因为，析构函数、构造函数和其他内部函数不一样，在调用时，编译器需要产生一个调用链。也就是，子类的析构函数里面隐含调用了基类的析构函数。当刚才的代码中，缺少～CBase()的函数体，编译器会报错。

 

• 这里面有一个误区，有人认为，virtual f()=0这种纯虚函数语法就是没有定义体的语义。其实，这是不对的。这种语法只是表明这个函数是一个纯虚函数，因此这个类变成了抽象类，不能产生对象。我们完全可以为纯虚函数指定函数体 。通常的纯虚函数不需要函数体，是因为我们一般不会调用抽象类的这个函数，只会调用派生类的对应函数。这样，我们就有了一个纯虚析构函数的函数体。

代码详情

class CBase
{
public:
    CBase(){cout << "CBase()";}
    virtual ~CBase() = 0;    
};

CBase::~CBase() {cout << "~CBase()";} //注：必须写实现，必须在类外

class CSon:public CBase
{
public:
    CSon(){cout << "CSon()";}
    ~CSon(){cout << "~CSon()";}
};

int main()
{
    //使用：
    CBase *pbase2 = new CSon;
    delete pbase2;

    //输出：
    //CBase()
    //CSon()
    //~CSon()
    //~CBase()
    
    return 0;
}

 

 

最后，总结一下关于虚函数的一些常见问题：

• 虚函数是动态绑定的，也就是说，使用虚函数的指针和引用能够正确找到实际类的对应函数，而不是执行定义类的函数。这是虚函数的基本功能。
• 构造函数不能是虚函数。而且，在构造函数中调用虚函数，实际执行的是父类的对应函数，因为自己还没有构造好, 多态是被禁用的。
• 析构函数可以是虚函数，而且，在一个复杂类结构中，这往往是必须的。
• 将一个函数定义为纯虚函数，实际上是将这个类定义为抽象类，不能实例化对象。
• 纯虚函数通常没有定义体，但也完全可以拥有。
• 析构函数可以是纯虚的，但纯虚析构函数必须有定义体，因为析构函数的调用是在子类中隐含的。
• 非纯的虚函数必须有定义体，不然是一个错误。
• 派生类的override虚函数定义必须和父类完全一致。除了一个特例，如果父类中返回值是一个指针或引用，子类override时可以返回这个指针（或引用）的派生。