目錄

摘要

虛函數（Virtual Functions）

定義

用法

純虛函數（Pure Virtual Functions）

定義

用法

需要避開的坑

總結

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摘要

在C++中，我們經常會在開發中使用到虛函數（Virtual Functions）和純虛函數（Pure Virtual Functions），而它們都是面向對象編程的重要概念，它們允許實現多態性，但也有一些我們在實際編程時需要注意的坑。

虛函數（Virtual Functions）

定義

虛函數是在基類中聲明并且使用 `virtual` 關鍵字修飾的成員函數。它可以被派生類重寫，以實現運行時多態性。

class Base {
public:virtual void show() {std::cout << "Base class show function" << std::endl;}
};

用法

1. 基類中聲明虛函數：
? ?在基類中聲明虛函數，以便派生類可以重寫它。

class Base {
public:virtual void show() {std::cout << "Base class show function" << std::endl;}
};

2. 派生類中重寫虛函數：
? ?在派生類中使用相同的函數簽名重寫虛函數。

? ?

class Derived : public Base {
public:void show() override {std::cout << "Derived class show function" << std::endl;}
};

3. 使用基類指針或引用調用虛函數：
? ?通過基類指針或引用調用虛函數時，會根據對象的實際類型調用相應的函數。

void describe(const Base &obj) {obj.show();
}int main() {Base baseObj;Derived derivedObj;describe(baseObj);    // 輸出 "Base class show function"describe(derivedObj); // 輸出 "Derived class show function"return 0;
}

純虛函數（Pure Virtual Functions）

定義

純虛函數是在基類中聲明但沒有實現的虛函數，通過在函數聲明末尾使用 `= 0` 來聲明。

class AbstractBase {
public:virtual void show() = 0; // 純虛函數
};

用法

1. 作為接口：
? ?純虛函數通常用于定義接口，要求派生類必須提供實現。

class AbstractBase {
public:virtual void show() = 0; // 純虛函數，定義接口
};class ConcreteDerived : public AbstractBase {
public:void show() override {std::cout << "ConcreteDerived class show function" << std::endl;}
};

2. 抽象基類：
? ?包含純虛函數的類稱為抽象基類，不能實例化，只能用作派生類的接口。

AbstractBase *ptr = new ConcreteDerived();
ptr->show();  // 輸出 "ConcreteDerived class show function"

需要避開的坑

1. 未實現純虛函數的派生類：
? ?如果派生類沒有實現基類中的所有純虛函數，則該派生類仍然是抽象的，不能實例化。

2. 構造函數中調用虛函數：
? ?在構造函數中調用虛函數，會導致基類的版本被調用，而不是派生類的版本。

3. 析構函數中調用虛函數：
? ?在析構函數中調用虛函數，會導致派生類的版本被調用，但是可能會出現問題，因為在派生類對象的析構函數執行完畢后，其成員變量被銷毀，再調用虛函數就可能會訪問到已銷毀的內存，導致未定義行為。

4. 虛函數的默認參數：
? ?虛函數的默認參數是靜態綁定的，不會根據運行時對象的實際類型而改變。

5. 虛函數與模板：
? ?在模板類中使用虛函數可能會導致編譯器難以生成有效的代碼，因為模板的特化版本可能會對虛函數的實現產生影響。

#include <iostream>class AbstractBase {
public:virtual void show() = 0; // 純虛函數virtual ~AbstractBase() {}
};class ConcreteDerived : public AbstractBase {
public:void show() override {std::cout << "ConcreteDerived class show function" << std::endl;}~ConcreteDerived() {std::cout << "ConcreteDerived destructor" << std::endl;}
};int main() {// AbstractBase *ptr = new AbstractBase(); // 錯誤：不能實例化抽象類AbstractBase *ptr = new ConcreteDerived();ptr->show(); // 輸出 "ConcreteDerived class show function"delete ptr;  // 輸出 "ConcreteDerived destructor"return 0;
}

總結

1. 虛函數：
? - 使用 `virtual` 關鍵字聲明，允許在派生類中重寫。
? - 允許通過基類指針或引用調用派生類的方法。

2. 純虛函數：
? - 使用 `virtual` 關鍵字聲明并在末尾添加 `= 0`，作為接口的一部分。
? - 不能實例化，只能作為派生類的接口，派生類必須實現所有純虛函數。

虛函數和純虛函數在實際應用中廣泛使用，且很多功能的繼承和多態也離不開虛函數。需要我們注意到的是虛函數留下的坑，不然問題真的很難被發現。