C++ 虚函数 · Programiz 中文系列教程

# C++ 虚函数 > 原文： [https://www.programiz.com/cpp-programming/virtual-functions](https://www.programiz.com/cpp-programming/virtual-functions) #### 在本文中，您将了解虚拟函数及其使用位置。另外，您还将学习纯虚函数和抽象类。虚函数是您希望在派生类中重新定义的基类中的成员函数。在详细介绍之前，让我们先了解一下为什么首先需要虚拟函数。 * * * ## 一个例子让我们假设，我们正在开发一个游戏（特别是武器）。我们创建了`Weapon`类，并派生了两个类`Bomb`和`Gun`以加载相应武器的特性。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Weapon { public: void loadFeatures() { cout << "Loading weapon features.\n"; } }; class Bomb : public Weapon { public: void loadFeatures() { cout << "Loading bomb features.\n"; } }; class Gun : public Weapon { public: void loadFeatures() { cout << "Loading gun features.\n"; } }; int main() { Weapon *w = new Weapon; Bomb *b = new Bomb; Gun *g = new Gun; w->loadFeatures(); b->loadFeatures(); g->loadFeatures(); return 0; } ``` **输出** ```cpp Loading weapon features. Loading bomb features. Loading gun features. ``` 我们定义了`Weapon`，`Bomb`和`Gun`类的三个指针对象`w`，`b`和`g`。并且，我们使用以下命令调用了每个对象的`loadFeatures()`成员函数： ```cpp w->loadFeatures(); b->loadFeatures(); g->loadFeatures(); ``` 完美的作品！但是，我们的游戏项目开始变得越来越大。并且，我们决定创建一个单独的`Loader`类来加载武器特性。此类`Loader`类根据选择的武器来加载武器的其他函数。 ```cpp class Loader { public: void loadFeatures(Weapon *weapon) { weapon->features(); } }; ``` `loadFeatures()`加载特定武器的特性。 * * * ### 让我们尝试实现我们的`Loader`类 ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Weapon { public: Weapon() { cout << "Loading weapon features.\n"; } void features() { cout << "Loading weapon features.\n"; } }; class Bomb : public Weapon { public: void features() { this->Weapon::features(); cout << "Loading bomb features.\n"; } }; class Gun : public Weapon { public: void features() { this->Weapon::features(); cout << "Loading gun features.\n"; } }; class Loader { public: void loadFeatures(Weapon *weapon) { weapon->features(); } }; int main() { Loader *l = new Loader; Weapon *w; Bomb b; Gun g; w = &b; l->loadFeatures(w); w = &g; l->loadFeatures(w); return 0; } ``` **输出** ```cpp Loading weapon features. Loading weapon features. Loading weapon features. Loading weapon features. ``` 我们的实现似乎是正确的。但是，武器特性被加载了 4 次。为什么？最初，武器对象`w`指向`Bomb`类的`b`对象。并且，我们尝试使用指向`Loader`类的指针的`l`对象将其传递给`loadFeatures()`函数来加载`Bomb`对象的特性。同样，我们尝试加载`Gun`对象的特性。但是，`Loader`类的`loadFeatures()`函数将指向`Weapon`类的对象的指针作为参数： ```cpp void loadFeatures(Weapon *weapon) ``` 这就是武器特性被加载 4 次的原因。要解决此问题，我们需要使用`virtual`关键字使基类（`Weapon`类）的特性虚拟化。 ```cpp class Weapon { public: virtual void features() { cout << "Loading weapon features.\n"; } }; ``` * * * ## 示例：使用虚函数解决问题 ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Weapon { public: virtual void features() { cout << "Loading weapon features.\n"; } }; class Bomb : public Weapon { public: void features() { this->Weapon::features(); cout << "Loading bomb features.\n"; } }; class Gun : public Weapon { public: void features() { this->Weapon::features(); cout << "Loading gun features.\n"; } }; class Loader { public: void loadFeatures(Weapon *weapon) { weapon->features(); } }; int main() { Loader *l = new Loader; Weapon *w; Bomb b; Gun g; w = &b; l->loadFeatures(w); w = &g; l->loadFeatures(w); return 0; } ``` **输出** ```cpp Loading weapon features. Loading bomb features. Loading weapon features. Loading gun features. ``` 另外，请注意，`l->loadFeatures(w)`函数根据`l`对象所指向的对象调用不同类的函数。使用虚函数使我们的代码不仅更清晰，而且更加灵活。在以上程序中，武器特性被打印了两次。我们建议您在上述程序上添加其他代码，以仅加载一次武器特性。如果我们想添加另一种武器（比如说刀），我们可以轻松地添加和加载其特性。 **怎么样**？ ```cpp class Knife : public Weapon { public: void features() { this-<Weapon::features(); cout >> "Loading knife features.\n"; } }; ``` 并且，在`main()`函数中。 ```cpp Knife k; w = &k; l->loadFeatures(w); ``` 值得注意的是，我们没有更改`Loader`类中的任何内容来加载刀的特征。 * * * ## C++ 抽象类和纯虚函数面向对象编程的目的是将一个复杂的问题分成几个小集合。这有助于有效理解和处理问题。有时，仅在更好地可视化问题的情况下才需要使用继承。在 C++ 中，您可以创建一个无法实例化的抽象类（您不能创建该类的对象）。但是，您可以从中派生一个类并实例化派生类的对象。抽象类是无法实例化的基类。包含纯虚函数的类称为抽象类。 * * * ## 纯虚函数声明以`= 0`结尾的虚函数称为纯虚函数。例如， ```cpp class Weapon { public: virtual void features() = 0; }; ``` 在这里，纯虚函数是 ```cpp virtual void features() = 0 ``` 并且，类`Weapon`是抽象类。 * * * ## 示例：抽象类和纯虚函数 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // Abstract class class Shape { protected: float l; public: void getData() { cin >> l; } // virtual Function virtual float calculateArea() = 0; }; class Square : public Shape { public: float calculateArea() { return l*l; } }; class Circle : public Shape { public: float calculateArea() { return 3.14*l*l; } }; int main() { Square s; Circle c; cout << "Enter length to calculate the area of a square: "; s.getData(); cout<<"Area of square: " << s.calculateArea(); cout<<"\nEnter radius to calculate the area of a circle: "; c.getData(); cout << "Area of circle: " << c.calculateArea(); return 0; } ``` **输出** ```cpp Enter length to calculate the area of a square: 4 Area of square: 16 Enter radius to calculate the area of a circle: 5 Area of circle: 78.5 ``` 在此程序中，在`Shape`类中定义了纯虚函数`virtual float area() = 0;`。需要注意的一件事是，您应该在派生类中覆盖基类的纯虚函数。如果覆盖失败，则派生类也将成为抽象类。