C++每日一问:什么是虚函数？虚函数的实现原理是什么？

Posted 2021-04-23 努力的yhn

1 什么是虚函数?

1. 虚函数是在基类中使用virtual声明的函数。当在编写类函数代码的时候，不确定调用 的基类的类函数代码还是派生类的类函数代码，即需要在运行时刻确定（动态绑定），所以定义为"虚"函数。

   虚函数声明：virtual void foo()

2. 当在基类中没有具体的实现、但要求每个派生类必须实现此类函数时，需要纯虚函数。其在基类中声明但不实现，且在函数原型后必须加"=0"，  如 virtual void function()=0;

3. 多态就是多种形态、动态绑定。多态和虚函数紧密相连，其意味着：当对象调用类函数时，根据对象类型来执行不同的函数。

更多需要注意的点：       

1. 在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理， 所以需要纯虚函数以实现多态。含有纯虚函数的类称为抽象类，它不能生成对象；

2. 友元不是成员函数，只有成员函数才可以是虚拟的，因此友元不能是虚函数；

3. 析构函数需要定义为虚函数，这样在实现多态时才能调用子类的析构函数；否则只会调用父类的析构函数

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2 虚函数的实现原理是什么?

class A {
public:
    virtual void vfunc1();
    virtual void vfunc2();
    void func1();
    void func2();
private:
    int m_data1, m_data2;
};

vptr指针

虚表是属于类的，而不是属于某个具体的对象，一个类只需要一个虚表即可。同一个类的所有对象都使用同一个虚表。为了指定对象的虚表，对象内部包含一个虚表的指针，来指向自己所使用的虚表。为了让每个包含虚表的类的对象都拥有一个虚表指针，编译器在类中添加了一个指针，*__vptr，用来指向虚表。这样，当类的对象在创建时便拥有了这个指针，且这个指针的值会自动被设置为指向类的虚表。

 不带继承的虚函指针

带继承关系的虚指针

类 A 是基类，类 B 继承类 A，类 C 又继承类 B