C++ | 虚函数 | 问题7

在C++中，虚函数是一种在基类中定义的方法，该方法可以在派生类中重写，在运行时根据对象类型的实际类型调用。虚函数是使用多态实现的关键。

在这个问题中，考虑一个基类Animal，包含一个虚函数speak()，表示动物发出声音的方式。我们需要编写两个派生类，分别是Dog和Cat，并且实现各自的speak()方法。

Animal类

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        std::cout << "The animal makes a sound" << std::endl;
    }
};

在该类中，speak()方法被声明为虚函数。这意味着在派生类中，我们可以对其进行改写，该方法将在派生类中覆盖原始实现。

Dog类

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        std::cout << "The dog says woof!" << std::endl;
    }
};

在该类中，我们在speak()前使用关键字override，这样编译器可以检查是否正确重写了虚函数。通过这种方式，我们在派生类中覆盖了Animal类中的speak()方法。

Cat类

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override {
        std::cout << "The cat says meow!" << std::endl;
    }
};

在该类中，我们同样使用了override，这样编译器可以检查是否正确重写了虚函数。通过这种方式，我们在派生类中覆盖了Animal类中的speak()方法。

测试代码

int main() {
    Animal *animal;
    Dog dog;
    Cat cat;

    animal = &dog;
    animal->speak(); // 输出 "The dog says woof!"

    animal = &cat;
    animal->speak(); // 输出 "The cat says meow!"

    return 0;
}

在该代码中，我们先将一个Animal类型的指针指向Dog对象，然后调用speak()方法。由于speak()方法已在Dog类中重写，因此输出的结果将是“狗吠声”。

接下来，我们将Animal类型的指针指向Cat对象，并调用speak()方法。由于speak()方法已在Cat类中重写，因此输出的结果将是“猫咪喵喵声”。

因此，虚函数使得我们可以通过派生类的对象访问被定义在基类中的方法。这种方式提供了众多优点，其中一个最重要的是增加了程序的可扩展性。