虚函数是C++实现多态的核心机制，通过virtual关键字声明，允许派生类重写函数，并在基类指针或引用调用时动态绑定到实际对象类型。例如，Animal* ptr = new Dog(); ptr->speak(); 输出“Dog barks”，体现运行时多态。其原理基于虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）：每个含虚函数的类有vtable存储虚函数地址，每个对象有vptr指向该表，调用时通过vptr查表确定目标函数，实现动态调度。该机制支持多态但带来轻微性能开销。进一步可定义纯虚函数（如virtual void func() = 0;），含纯虚函数的类为抽象类，不能实例化，派生类必须实现所有纯虚函数，否则仍为抽象类，常用于定义接口。使用虚函数需注意：仅通过指针或引用调用才触发动态绑定；析构函数应声明为虚函数以防止资源泄漏；构造函数不能为虚函数，因对象未完全构造，vptr未就绪；建议使用override关键字明确重写，便于编译器检查错误。虚函数是C++面向对象编程的关键，理解其机制对设计可扩展类体系至关重要。
在C++中，virtual虚函数是实现多态的关键机制。它允许派生类重写（override）基类中的函数，并在通过基类指针或引用调用该函数时，自动调用实际对象类型的对应版本，而不是指针或引用所声明的类型。
什么是虚函数
虚函数是在基类中使用virtual关键字声明的成员函数，表示该函数可以在派生类中被重写。当通过基类指针或引用调用该函数时，程序会根据对象的实际类型来决定调用哪个版本——这就是动态绑定或运行时多态。
例如：
class Animal {
public:
virtual void speak() {
cout << "Animal speaks" << endl;
}
};
class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks" << endl;
}
};
Animal* ptr = new Dog();
ptr->speak(); // 输出: Dog barks
如果没有virtual关键字，调用的是Animal::speak()；加上virtual后，调用的是Dog::speak()，体现多态性。
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虚函数的工作原理：虚函数表（vtable）
C++通过虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）实现虚函数的动态调度。
- 每个包含虚函数的类都有一个编译时生成的虚函数表，表中存储了该类所有虚函数的地址。
- 每个对象内部包含一个指向其类虚函数表的指针（vptr），在构造时自动设置。
- 调用虚函数时，程序通过vptr找到vtable，再查表确定具体调用哪个函数。
这种机制使得调用过程在运行时决定，支持多态，但也有轻微性能开销。
纯虚函数与抽象类
虚函数可以进一步定义为纯虚函数，语法为：
virtual void func() = 0;含有纯虚函数的类称为抽象类，不能实例化。派生类必须实现所有继承的纯虚函数，否则仍是抽象类。
这常用于定义接口或规范行为，例如：
class Shape {
public:
virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
};
class Circle : public Shape {
double r;
public:
Circle(double radius) : r(radius) {}
double area() const override {
return 3.1415 r r;
}
};
使用虚函数的注意事项
- 虚函数仅通过指针或引用调用时才体现多态，直接调用对象成员函数不触发动态绑定。
- 析构函数通常应声明为虚函数，防止删除派生类对象时只调用基类析构。
- 构造函数不能是虚函数，因为对象尚未完全构造，vptr未就绪。
- 使用override关键字明确表示重写，有助于编译器检查错误。
基本上就这些。虚函数是C++面向对象编程的核心，理解它对掌握多态、设计可扩展类体系至关重要。不复杂但容易忽略细节。
