虚函数的作用和实现原理

虚函数的作用和实现原理

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1. virtual虚函数作用

• 实现C++三大特性之一的多态
• 当父类的某个函数，需要在子类中重写时，就在父类中定义为虚函数；
• 这样当定义一个父类指针指向子类时，就能动态地调用某子类的(被重写)函数；

纯虚函数： 父类中没有定义，而在子类中需要用到，就定义为：virtual void f() = 0;

class A {
public:
    virtual void func() = 0; // 这种写法叫纯虚函数
};

class B: public A {
public:
    void func() {
        cout << "this is B" << endl;
    }
};

int main()
{
    A *p = new B;
    p->func();
    return 0;
}

打印结果为：

this is B

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2. 虚函数原理–虚函数表(virtual table)

• 父类的实例化存储了一个虚函数指针(v_ptr)，它指向了一张虚函数表(v_table)，这张表记录了到每个子类的对应关系；当通过父类指针调用子类方法时，就会调用v_ptr和v_table；

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3. 构造函数与折构函数能否申明为虚函数？

• 场景1： B *p = new B; (B是A的一个子类， 如下代码)
• 首先明确调用顺序：
  • 构造函数：先调用父类的，再调用子类的；不可以为虚函数
  • 折构函数：先调用子类的，再调用父类的；可以是虚函数
• 调用构造函数时，该子类的内存空间还未分配，父类的虚函数表没有任何意义；

class A {
public:
    A() {cout << "A()" << endl;}
    ~A() {cout << "~A()" << endl;}
};

class B: public A {
public:
    B() {cout << "B()" << endl;}
    ~B() {cout << "~B()" << endl;}
};

int main()
{
    B *p = new B;
    delete p;
    return 0;
}

执行结果：

/Users/mac/CLionProjects/testC++/cmake-build-debug/testC_
A()
B()
~B()
~A()

• 场景2：父类指针指向子类： A *p = new B;
• 若A的折构函数不是虚函数：
  • delete p时，只释放了A的内存，会造成子类B的内存部分泄漏；
• 若A的折构函数是虚函是：
  • 将先通过A的虚函数表找到B的折构函数，从而先释放B的内存，最后释放A；
• 因此在这种场景下，推荐将父类的折构函数申明为虚函数