关于C++虚函数的一些东西

先上概念，C++的多态性：系统在运行时根据对象类型，来确定调用哪个重载的成员函数的能力。

多态性是通过虚函数实现的。成员函数之前加了virtual，即成为虚函数。

有虚成员函数的类，编译器在其每个对象的开始处自动加一个指针，称为虚表指针，因为它指向一个表，称为虚函数表，表的元素是函数指针，指向该类的虚成员函数代码块。

该类的所有对象共享一张表。关于虚表指针和虚函数表的具体信息，可以参考皓叔的  虚函数表解析 。

 

虚函数的定义要遵循以下规则： 

1.如果虚函数在基类与派生类中出现，仅仅是名字相同，而形式参数或者返回类型不同，那么即使加上了virtual关键字，也不会实现多态的。
【此时基类/派生类对象只能直接访问各自定义的函数，虽然派生类对象的虚表里有基类的虚函数指针，但是派生类对象不能直接调用】

 

2.只有类的成员函数才能说明为虚函数，因为虚函数仅适合用与有继承关系的类对象，所以普通函数不能说明为虚函数。

 

3.静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数是属于类的，不属于任意对象，只作用在类的静态变量上。
【访问虚函数需要通过对象的虚表指针访问虚表，来获得虚函数入口】
【静态成员函数也不能是const成员函数，因为编译器会在对象的const函数中自动插入一个const T *this参数，而静态成员函数不属于对象】

 

4.内联(inline)函数不能是虚函数。即使虚函数在类的内部定义定义，编译的时候系统仍然将它看做是非内联的。
【内联函数在编译时可能会展开代码，这样内存的代码区就没有该函数的代码了，已经不是一个函数的概念了，自然虚表里面也没法保存函数指针了】

 

5.构造函数不能是虚函数，因为构造的时候，对象还是一片位定型的空间，只有构造完成后，对象才是具体类的实例。

 

6.析构函数可以是虚函数,而且通常声名为虚函数。
【有派生类的基类，其析构函数必须为虚函数，这样析构的时候会先析构派生类对象，再析构基类对象，否则派生类的部分就没被析构】

 

看到上面的规则1，有三个概念要注意： 

Overload(重载)：将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示，但<参数>或<参数与返回值都>不同(参数个数、类型或顺序不同)，即函数重载。
（1）相同的范围（在同一个类中或同一个文件内的普通函数）；
（2）函数名字相同；
（3）参数不同；
（4）virtual 关键字可有可无。

Override(覆盖)：是指派生类函数覆盖基类函数，只能是虚函数，特征是：
（1）不同的范围（分别位于派生类与基类）；
（2）函数名字相同；
（3）返回值和参数相同；
（4）基类函数必须有virtual 关键字。

Overwrite(重写)：是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则如下：
（1）如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。不论有无virtual关键字，基类的函数将被隐藏（注意别与重载混淆）。 【规则1】
（2）如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual关键字。此时，基类的函数被隐藏（注意别与覆盖混淆）。

  

以下的例子转自 何海涛的博客

  

一个失去多态性的例子：在构造函数中调用虚函数

class A
{
public:
        A()    //自定义默认构造函数
        {
        　　Print();
        }
        virtual void Print()
        {
        　　cout << "A is constructed." << endl;
        }
};
 
class B: public A
{
public:
        B()
        {
        　　Print();
        }
 
        virtual void Print()    //“覆盖”，但实际可能不是这样
        {
        　　cout << "B is constructed." << endl;
        }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    A *pa = new B;  //加括号或者括号有参数的，调用相应的自定义的构造函数，没有括号，则调用默认构造函数或者唯一的构造函数
    delete pa;

    return 0;
}

以上代码输出

A is constructed.
B is constructed.

用B的构造函数时，会先调用B的基类即A的构造函数。

A的构造函数里调用了Print，由于此时对象的类型B的部分还没有构造好，本质上它只是A的一个对象，其虚表指针指向的是类型A的虚函数表。

接着调用类型B的构造函数，并调用Print。此时已经开始构造B，因此此时调用的Print是B::Print。

因此虚函数在构造函数中调用时，已经失去了虚函数的动态绑定特性。

 

在普通成员函数中调用虚函数，保持多态性：

class A
{
public:
    void print()
    {
        doPrint();    //调用虚函数
    }
    virtual void doPrint()
    {
        cout << "A::doPrint" << endl;
    }
};

class B: public A
{
public:
    virtual void doPrint()    //虚函数覆盖
    {
        cout << "B::doPrint" << endl;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    A a;
    a.print();    

    B b;
    b.print();

    return 0;
}

以上代码输出

A::doPrint
B::doPrint

在print中调用doPrint时，doPrint()的写法和this->doPrint()是等价的，因此将根据实际的类型调用对应的doPrint。

 

虚函数的缺省参数

class A
{
public:
    virtual void fun(char c = 'A')    //缺省参数
    {
        cout << "A::fun " << c << endl;
    }
};

class B: public A
{
public:
    virtual void fun(char c = 'B')    //缺省参数，虚函数覆盖
    {
        cout << "B::fun " << c << endl;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    B b;
    A &a = b;

    a.fun();    //基类引用派生类对象，动态绑定

    return 0;
}

以上代码输出

B::fun  A

由于基类的a是一个指向B对象的引用，因此在运行的时候会调用B::Fun。动态绑定的过程。

但缺省参数是在编译期决定的。

编译时，编译器只知道a是一个类型A的引用，具体指向什么类型在编译期是不能确定的，因此会按照A::fun的声明把缺省参数c设为'a'。