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c++ 虛函數(shù)與純虛函數(shù)的區(qū)別(深入分析)

更新時(shí)間：2013年05月28日 16:13:16 作者：

本篇文章是對(duì)c++中虛函數(shù)與純虛函數(shù)的區(qū)別進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下

在面向?qū)ο蟮腃++語(yǔ)言中，虛函數(shù)（virtual function）是一個(gè)非常重要的概念。因?yàn)樗浞煮w現(xiàn) 了面向?qū)ο笏枷胫械睦^承和多態(tài)性這兩大特性，在C++語(yǔ)言里應(yīng)用極廣。比如在微軟的MFC類庫(kù)中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多函數(shù)都有virtual關(guān)鍵字，也就是說(shuō)，它們都是虛函數(shù)。難怪有人甚至稱虛函數(shù)是C++語(yǔ)言的精髓。
那么，什么是虛函數(shù)呢，我們先來(lái)看看微軟的解釋：
虛函數(shù)是指一個(gè)類中你希望重載的成員函數(shù)，當(dāng)你用一個(gè)基類指針或引用指向一個(gè)繼承類對(duì)象的時(shí)候，你調(diào)用一個(gè)虛函數(shù)，實(shí)際調(diào)用的是繼承類的版本。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　這個(gè)定義說(shuō)得不是很明白。MSDN中還給出了一個(gè)例子，但是它的例子也并不能很好的說(shuō)明問(wèn)題。我們自己編寫(xiě)這樣一個(gè)例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include "stdio.h" 
#include "conio.h" 
class Parent
{     
public: 
    char data[20];     
    void Function1(); 
    virtual void Function2(); // 這里聲明Function2是虛函數(shù)     
}parent; 
void Parent::Function1() 
{ 
    printf("This is parent,function1\n"); 
} 
void Parent::Function2() 
{ 
    printf("This is parent,function2\n"); 
} 
class Child: public Parent 
{ 
    void Function1(); 
    void Function2(); 

} child; 
void Child::Function1() 
{ 
    printf("This is child,function1\n"); 
} 
void Child::Function2() 
{ 
    printf("This is child,function2\n"); 
} 
int main(int argc, char* argv[]) 
{     
    Parent *p; // 定義一個(gè)基類指針     

    if ( _getch()=='c' ) // 如果輸入一個(gè)小寫(xiě)字母c 
        p=&child; // 指向繼承類對(duì)象 
    else 
        p=&parent; // 否則指向基類對(duì)象 

    p->Function1(); // 這里在編譯時(shí)會(huì)直接給出Parent::Function1()的 入口地址。    
    p->Function2(); // 注意這里，執(zhí)行的是哪一個(gè)Function2？ 

    return 0; 
}

用任意版本的Visual C++或Borland C++編譯并運(yùn)行，輸入一個(gè)小寫(xiě)字母c，得到下面的結(jié)果：
This is parent,function1
This is child,function2
為什么會(huì)有第一行的結(jié)果呢？因?yàn)槲覀兪怯靡粋€(gè)Parent類的指針調(diào)用函數(shù)Fuction1()，雖然實(shí)際上這個(gè)指針指向的是Child類的對(duì)象，但編譯器無(wú)法知道這一事實(shí)（直到運(yùn)行的時(shí)候，程序才可以根據(jù)用戶的輸入判斷出指針指向的對(duì)象），它只能按照調(diào)用Parent類的函數(shù)來(lái)理解并編譯，所以我們看到了第一行的結(jié)果。
　　
那么第二行的結(jié)果又是怎么回事呢？我們注意到，F(xiàn)unction2()函數(shù)在基類中被virtual關(guān)鍵字修飾，也就是說(shuō)，它是一個(gè)虛函數(shù)。虛函數(shù)最關(guān)鍵的特點(diǎn)是“動(dòng)態(tài)聯(lián)編”，它可以在運(yùn)行時(shí)判斷指針指向的對(duì)象，并自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。如果我們?cè)谶\(yùn)行上面的程序時(shí)任意輸入一個(gè)非c的字符，結(jié)果如下：
This is parent,function1
This is parent,function2
　　
請(qǐng)注意看第二行，它的結(jié)果出現(xiàn)了變化。程序中僅僅調(diào)用了一個(gè)Function2()函數(shù)，卻可以根據(jù)用戶的輸入自動(dòng)決定到底調(diào)用基類中的Function2 還是繼承類中的Function2，這就是虛函數(shù)的作用。我們知道，在MFC中，很多類都是需要你繼承的，它們的成員函數(shù)很多都要重載，比如編寫(xiě)MFC應(yīng) 用程序最常用的CView::OnDraw(CDC*)函數(shù)，就必須重載使用。把它定義為虛函數(shù)（實(shí)際上，在MFC中OnDraw不僅是虛函數(shù)，還是純虛函數(shù)），可以保證時(shí)刻調(diào)用的是用戶自己編寫(xiě)的OnDraw。虛函數(shù)的重要用途在這里可見(jiàn)一斑。
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再看下面的
派生類的大小問(wèn)題C++中虛函數(shù)和純虛函數(shù)的概念，差別和分別存在的原因
首先：強(qiáng)調(diào)一個(gè)概念
定義一個(gè)函數(shù)為虛函數(shù)，不代表函數(shù)為不被實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，定義它為虛函數(shù)是為了允許用基類的指針來(lái)調(diào)用子類的這個(gè)函數(shù)
定義一個(gè)函數(shù)為純虛函數(shù)，才代表函數(shù)沒(méi)有被實(shí)現(xiàn)，定義他是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，起到一個(gè)規(guī)范的作用，規(guī)范繼承這個(gè)類的程序員必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)。
對(duì)繼承的影響：
普通的類（沒(méi)有虛函數(shù)，純虛函數(shù)）就可以被繼承，而且工作的相當(dāng)好
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題有以下疑問(wèn)：
純虛函數(shù)難道就是為了實(shí)現(xiàn)接口？接口存在的意義？
我實(shí)在弄不懂，我干嘛要預(yù)先定義好？未來(lái)的事情本難料，就等有一天我的類中需要使用某個(gè)函數(shù)，在添加一個(gè)函數(shù)不就可以？
關(guān)于實(shí)例化一個(gè)類：
有純虛函數(shù)的類是不可能生成類對(duì)象的，如果沒(méi)有純虛函數(shù)則可以。比如：

復(fù)制代碼代碼如下:

class CA 
{ 
public: 
    virtual void fun() = 0; // 說(shuō)明fun函數(shù)為純虛函數(shù) 
    virtual void fun1(); 
}; 
class CB 
{ 
public: 
    virtual void fun(); 
    virtual void fun1(); 
}; 
// CA，CB類的實(shí)現(xiàn) 
... 
void main() 
{ 
    CA a; // 不允許，因?yàn)轭怌A中有純虛函數(shù) 
    CB b; // 可以，因?yàn)轭怌B中沒(méi)有純虛函數(shù)

    ... 
}

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虛函數(shù)在多態(tài)中間的使用：
多態(tài)一般就是通過(guò)指向基類的指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
dog mydogwangwang;
mydogwangwang.born();
一定是返回“dog”
那么
horse myhorsepipi;
myhorsepipi.born();
一定是返回“horse”
也是多態(tài)呀？
/////////////////////////////////////////////////
有一點(diǎn)你必須明白，就是用父類的指針在運(yùn)行時(shí)刻來(lái)調(diào)用子類:
例如，有個(gè)函數(shù)是這樣的：

復(fù)制代碼代碼如下:

void animal::fun1(animal *maybedog_maybehorse) 
{ 
     maybedog_maybehorse->born(); 
} 

參數(shù)maybedog_maybehorse在編譯時(shí)刻并不知道傳進(jìn)來(lái)的是dog類還是horse類，所以就把它設(shè)定為animal類，具體到運(yùn)行時(shí)決定了才決定用那個(gè)函數(shù)。
也就是說(shuō)用父類指針通過(guò)虛函數(shù)來(lái)決定運(yùn)行時(shí)刻到底是誰(shuí)而指向誰(shuí)的函數(shù)。

復(fù)制代碼代碼如下:

//用虛函數(shù) 
#include <iostream.h> 
class animal 
{ 
public: 
    animal(); 
    ~animal(); 
    void fun1(animal *maybedog_maybehorse); 
    virtual void born(); 
}; 
void animal::fun1(animal *maybedog_maybehorse) 
{ 
    maybedog_maybehorse->born(); 
} 
animal::animal() 
{ 
} 
animal::~animal() 
{ 
} 
void animal::born() 
{ 
    cout<< "animal"; 
} 
class dog: public animal 
{ 
public: 
    dog(); 
    ~dog(); 
    virtual void born(); 
}; 
dog::dog() 
{ 
} 
dog::~dog() 
{ 
} 
void dog::born()
{ 
    cout<<"dog"; 
} 
class horse:public animal 
{ 
public: 
    horse(); 
    ~horse(); 
    virtual void born(); 
}; 
horse::horse() 
{ 
} 
horse::~horse() 
{ 
} 
void horse::born()
{ 
    cout<<"horse"; 
} 
void main() 
{ 
    animal a; 
    dog b; 
    horse c;     
    a.fun1(&c); 
} 
//output: horse 
//不用虛函數(shù) 
#include <iostream.h> 
class animal 
{ 
public: 
    animal(); 
    ~animal(); 
    void fun1(animal *maybedog_maybehorse); 
    void born();     
}; 
void animal::fun1(animal *maybedog_maybehorse) 
{ 
    maybedog_maybehorse->born(); 
} 
animal::animal() 
{ 
} 
animal::~animal() 
{ 
} 
void animal::born() 
{ 
    cout<< "animal"; 
} 
class dog: public animal 
{ 
public: 
    dog(); 
    ~dog(); 
    void born(); 
}; 
dog::dog() 
{ 
} 
dog::~dog() 
{ 
} 
void dog::born()
{ 
    cout<<"dog"; 
} 
class horse:public animal 
{ 
public: 
    horse(); 
    ~horse(); 
    void born(); 
}; 
horse::horse() 
{ 
} 
horse::~horse() 
{ 
} 
void horse::born()
{ 
    cout<<"horse"; 
} 
void main() 
{ 
    animal a; 
    dog b; 
    horse c;     
    a.fun1(&c); 
} 
//output: animal

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有純虛函數(shù)的類是抽象類，不能生成對(duì)象，只能派生。他派生的類的純虛函數(shù)沒(méi)有被改寫(xiě)，那么，它的派生類還是個(gè)抽象類。
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定義純虛函數(shù)就是為了讓基類不可實(shí)例化化,
因?yàn)閷?shí)例化這樣的抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身并沒(méi)有意義.
或者給出實(shí)現(xiàn)也沒(méi)有意義
實(shí)際上我個(gè)人認(rèn)為純虛函數(shù)的引入,是出于兩個(gè)目的：
1.為了安全.因?yàn)楸苊馊魏涡枰鞔_但是因?yàn)椴恍⌒亩鴮?dǎo)致的未知的結(jié)果. 提醒子類去做應(yīng)做的實(shí)現(xiàn).
2.為了效率,不是程序執(zhí)行的效率,而是為了編碼的效率.

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