c++中的虚函数virtual是什么_c++虚函数机制与作用详解

虚函数实现运行时多态，通过virtual关键字声明，派生类重写后可通过基类指针调用实际类型的函数；底层由vtable和vptr机制支持，实现动态绑定；纯虚函数定义为virtual func()=0，含纯虚函数的类为抽象类，不能实例化；基类析构函数需声明为虚函数，防止派生类对象析构时资源泄漏。

在C++中，虚函数（virtual function）是实现运行时多态的关键机制。它允许派生类重写基类的函数，并通过基类指针或引用调用实际对象类型的对应函数，而不是静态绑定到基类版本。

虚函数的基本语法与使用

在基类中声明函数时加上 virtual 关键字，该函数就成为虚函数：

class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base class show()\n";
    }
};
<p>class Derived : public Base {
public:
void show() override {  // 重写虚函数
std::cout << "Derived class show()\n";
}
};</p>

当使用基类指针指向派生类对象并调用 show() 时，会自动调用派生类的版本：

Base* ptr = new Derived();
ptr->show(); // 输出：Derived class show()

如果没有 virtual，则调用的是 Base 的 show()，即发生静态绑定；有了 virtual，则是动态绑定，根据对象实际类型决定调用哪个函数。

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虚函数的底层机制：虚函数表（vtable）

C++通过虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）实现多态。

• 每个含有虚函数的类都有一个虚函数表，存储该类所有虚函数的地址。
• 每个对象内部包含一个隐式的虚指针（vptr），指向所属类的虚函数表。
• 调用虚函数时，程序通过 vptr 找到 vtable，再查表获取函数地址，完成动态调用。

这个过程发生在运行时，因此支持多态行为。虽然有轻微性能开销（一次间接寻址），但这是实现灵活接口设计的基础。

纯虚函数与抽象类

虚函数可以进一步定义为纯虚函数，语法如下：

virtual void func() = 0;

包含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纯虚函数，否则仍是抽象类。

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这常用于定义接口或规范，例如：

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
};
<p>class Circle : public Shape {
double r;
public:
Circle(double radius) : r(radius) {}
double area() const override {
return 3.14159 <em> r </em> r;
}
};</p>

这样可以统一处理不同图形，通过基类指针调用 area()，自动执行对应实现。

虚析构函数的重要性

当通过基类指针删除派生类对象时，如果基类析构函数不是虚函数，只会调用基类析构函数，造成资源泄漏。

因此，只要类可能被继承且会被多态使用，析构函数应声明为虚函数：

class Base {
public:
    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base destroyed\n";
    }
};

这样 delete 派生类对象时，会正确触发派生类和基类的析构函数，确保完整清理。

基本上就这些。虚函数是C++面向对象编程的核心特性之一，理解其机制有助于写出更安全、可扩展的代码。

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