C++ | 虚函数 | 问题6

什么是虚函数？

在 C++ 中，一个虚函数是一个在基类中声明的虚函数，允许在从基类继承的派生类中进行重新定义。当在派生类中重新定义虚函数时，它必须与基类中的函数具有相同的名称、返回类型和参数列表。在运行时，根据对象实际所属的类型，调用的方法将是派生类中的方法。

虚函数的声明如下：

class Base {
public:
    virtual void virtualMethod() {
        //...
    }
};

在派生类中重写虚函数：

class Derived : public Base {
public:
    void virtualMethod() override {
        //...
    }
};

派生类在重载虚函数时必须使用 override 关键字，以使编译器可以在名称、参数列表和返回类型与基类中的虚函数进行匹配。

为什么需要虚函数？

虚函数是实现面向对象编程中多态性的基本概念。它使得基类指针可以在运行时指向派生类的对象，并且可以调用相应的虚函数。这个特性能够让程序更加灵活高效。

在实际应用中，虚函数的用途经常是在基类中声明一个抽象接口，要求派生类必须提供一个实现。这种方式能够使得代码更加模块化，同时也使得代码更加易于扩展。

什么是纯虚函数？

纯虚函数是在基类中声明但没有定义的虚函数。其声明方式如下：

class Base {
public:
    virtual void pureVirtualMethod() = 0;
};

在派生类中必须实现纯虚函数。否则，派生类也将成为抽象类，不能实例化，只能作为接口使用。纯虚函数的优点是可以强制要求派生类必须提供实现，同时它使得基类更加抽象化。

什么是虚析构函数？

虚析构函数是在基类中声明为虚函数的析构函数。当使用基类指针删除派生类对象时，如果析构函数没有声明为虚函数，只会调用基类的析构函数，派生类的析构函数不会被调用，会导致资源泄漏。而将析构函数声明为虚函数，则会在基类指针指向的对象类型对应的析构函数被调用，确保正确释放所有资源。

虚析构函数的声明如下：

class Base {
public:
    virtual ~Base() {
        //...
    }
};

总结

虚函数是 C++ 中多态特性的基础，它实现了基类和派生类之间的接口规范，并将运行时代码绑定与静态代码分离。纯虚函数和虚析构函数分别解决了基类中资源分配和释放的问题。在实际开发中，灵活使用虚函数可以大大提高代码设计的可扩展性和可维护性。