【C++】虚函数常见问题

图说C++对象模型：对象内存布局详解 - melonstreet - 博客园 (cnblogs.com)

 

1.虚函数的代价

1）带有虚函数的每个类会产生一个虚函数表，用来存储虚成员函数的指针

2）带有虚函数的每个类都会有一个指向虚函数表的指针

3）不再是内敛函数，因为内敛函数可以在编译阶段进行替代，而虚函数表示等待，在运行阶段才能确定到达采用哪种函数，所以虚函数不是内敛函数

 

2.那些函数不能是虚函数？

1）构造函数：对象的虚函数表指针需要通过构造函数初始化

2）内联函数：内联函数可以在编译阶段进行函数体的替换，而虚函数需要在运行期间进行确定

3）静态函数：静态函数不属于对象而属于类，因为静态成员函数没有this指针，所以无法访问对象的虚表指针，也就

无法访问类的虚函数表，将静态函数设置成虚函数也就没有任何意义，所以c++语法不支持将静态函数设置成虚函数

4）友元函数：友元函数不属于类，也不能被继承，没有继承特性的函数没有虚函数的说法

5）类外的普通函数：类外普通函数不是类的成员函数，同样不具备继承特性，也就没有虚函数的说法

 

3.虚函数和纯虚函数

纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加 =0:必须在继承类中重新声明函数。让所有的类对象（主要是派生类对象）都可以执行纯虚函数的动作，但类无法为纯虚函数提供一个合理的默认实现。所以类纯虚函数的声明就是在告诉子类的设计者，"你必须提供一个纯虚函数的实现，但我不知道你会怎样实现它"。

引入原因

1、为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚拟函数。

2、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。

 

4.菱形继承的内存结构？如何解决菱形继承存在的问题？

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
    public:
    int x;
    virtual int getx()
    {
        return x;
    }
};
class B:public A{};
class C:public A{};

class D:public B,public C{};

int main()
{
    D d;
    //以下代码不会被任何编译器通过，因为存在菱形继承问题
    cout<<d.getx()<<endl;
}

 

1）菱形继承的内存结构：现在有A，B，C，D四个类，B，C分别继承A类，D通过多重继承继承了BC两个类，现在D类中有两个getx()，D类不知道调用哪一个getx()

2）菱形继承的解决办法：虚继承

BC类都用Virtual标注，保证只有一个getx()被创建

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
    public:
    int x=5;
    virtual int getx()
    {
        return x;
    }
};
class B:virtual public A{};
class C:virtual public A{};

class D:public B,public C{};

int main()
{
    D d;
    cout<<d.getx()<<endl;
}

 

5.虚析构函数的作用？父类的析构函数为什么一定要设置成虚函数？

父类虚析构函数就是为了避免内存泄漏，防止子类内存得不到释放造成内存泄漏

1.当父类的析构函数不声明成虚析构函数时，当子类继承父类，父类指针指向子类对象，delete掉父类指针，只会调动父类的析构函数，而不会调用子类的析构函数，从而造成子类对象内存泄漏

2.当父类的析构函数声明成虚析构函数时，当子类继承父类，父类指针指向子类对象，delete掉父类指针，先调动父类的析构函数，然后调用子类的析构函数，不存在子类对象内存泄漏的问题

只要存在继承关系，则父类的析构函数必须定义成虚函数！

 

6.构造函数和析构函数中为什么不可以调用虚函数？

背景知识：

1.构造子类对象时，首先调用父类构造函数初始化对象的父类部分，在执行父类的构造函数时，对象的子类部分都是未初始化的，实际上此时对象还不是一个子类对象

2.析构子类对象时，先析构子类部分，然后按照构造顺序逆序析构父类部分

所以在运行子类的构造和析构函数时，对象都是不完整的，为了适应这种不完整，编译器视对象类型为当前构造或析构函数所在类的类型，由此造成的结构就是：在父类的构造或析构函数中，会将子类对象当作父类对象看待

在这样的背景下

如果我们在父类的构造或析构函数中调用虚函数，调用的往往是当前类的虚函数，达不到多态的效果，跟普通函数调用没有区别

 

7.构造函数为什么不能为虚函数？什么情况下析构函数必须为虚函数？

1）因为虚函数表指针必须在构造函数中初始化，所以构造函数不能为虚函数！

2）当存在继承关系时，父类的析构函数必须为虚函数，这样在父类指针指向子类对象，delete父类指针时，子类对象才不会内存泄漏

 

纯虚函数