【学习笔记】C++ 中的 virtual 关键字与虚函数

• 先决条件
• 前言
• 演示示例
• virtual 关键字的作用
• 虚函数的规则
• 参考与拓展

1. 了解 C++ 中的多态这个概念。

virtual 关键字是面对对象中，用于修饰类中的成员函数的关键字。被 virtual 关键字修饰的函数叫做虚函数。而虚函数本身是实现 C++ 多态的一种方式。

在上图中，我们看到，虚函数属于运行时多态。

那么为什么要使用 virtual 关键字呢？它的作用是什么呢？

下面先来看看 virtual 关键字的使用。

在这个示例中，我们演示不使用 virtual 关键字时会发生的问题。

#include 
using namespace std;

class Human
{
public:
    void YourRace()
    {
        cout << "我是人类" << endl;
    }
};

class Aisan : public Human
{
public:
    void YourRace()
    {
        cout << "我是黄种人（亚洲人）" << endl;
    }
};

int main()
{
    Human *h;
    Aisan a;
    h = &a;
    h->YourRace(); // 我是人类
}

上面的代码描述的是，*h 为基类的一个指针，它被指向了 Human 的派生类的一个对象 a（即 h = &a ;）。

在 C++ 中，基类指针可以指向派生类的对象，但是基类指针不能访问派生类的成员。所以我们看到当指向 a 的基类指针调用 YourRace 函数时，它实际调用的是基类的函数，而不是我们期望的派生类的 YourRace 函数。

那么如果要解决这个问题，即想要调用派生类的 YourRace 函数，我们只需要在基类的 YourRace 函数前面增加 virtual 关键字即可，它的语法是：virtual void YourRace(){...};。

#include 
using namespace std;

class Human
{
public:
    virtual void YourRace()
    {
        cout << "我是人类" << endl;
    }
};

class Aisan : public Human
{
public:
    void YourRace()
    {
        cout << "我是黄种人（亚洲人）" << endl;
    }
};

int main()
{
    Human *h;
    Aisan a;
    h = &a;
    h->YourRace(); // 我是黄种人（亚洲人）
}

可以看到，本段代码仅仅是新增了一个 virtual 关键字，就实现了调用派生类成员函数的功能。

可以看到，增加了 virtual 关键字后，实际上，编译器是在运行时才确定对象的类型，执行动态链接，然后绑定函数调用，所以这又叫动态绑定。

比如在上面的第二段代码中，h 实际指向的对象是 a，a 的类型是 Aisan，所以最终调用的是 Aisan 类的 YourRace 函数。

在基类中使用 virtual 关键字，表明基类要求派生类重写这个函数。当使用指针或者应用调用虚函数时，调用被动态绑定到运行时才发生，也就是根据被绑定的对象的类型不同，执行具体的版本，就像上面所展示的那样。

【注】非虚函数的解析发生在编译过程。

1. 虚函数是基类的成员函数（只能出现在类内），其派生的同名函数用于重写覆盖（override）其内容。
2. virtual 不能修饰静态成员。
3. virtual 不能修饰构造函数，但可以修饰析构函数，并且基类通常都应该定义一个 virtual 的析构函数。
4. 派生类继承的基类里面的虚函数，在派生类中隐式的，也是虚函数。

1. C++ virtual function【javatpoint】
2. Virtual Function in C++【geeksforgeeks】
3. 为什么静态static成员函数不能成为virtual虚函数
4. 析构函数可以为virtual，构造函数则不能。原因？
5. Why Destructors in C++ can be virtual but constructors cannot be virtual?
6. 为什么要用基类指针指向派生类对象？
7. 《Primer C++》