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c++如何实现继承与多态_C++面向对象继承结构与虚函数实现

冰火之心

发布： 2025-11-06 21:49:11

原创

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继承实现类间复用，多态通过虚函数支持动态绑定；基类应定义虚析构函数以防资源泄漏，纯虚函数用于构建抽象类以规范接口。

c++如何实现继承与多态_c++面向对象继承结构与虚函数实现

在C++中，继承与多态是面向对象编程的核心特性。通过继承，子类可以复用并扩展父类的功能；而多态则允许同一接口表现出不同的行为，主要依靠虚函数机制实现。

继承让一个类（派生类）获取另一个类（基类）的成员变量和成员函数。语法格式如下：

class Base {
public:
void func() { cout << "Base func" << endl; }
virtual void vfunc() { cout << "Base vfunc" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
void func() { cout << "Derived func" << endl; }
void vfunc() override { cout << "Derived vfunc" << endl; }
};

上述代码中，Derived 继承自 Base，采用公有继承方式。此时，Derived 类会拥有 Base 类的全部公有成员。注意：普通函数 func() 是静态绑定，而 vfunc() 被声明为 virtual，支持动态绑定。

多态的关键在于虚函数。当基类中的函数被声明为 virtual，派生类重写该函数后，通过基类指针或引用调用该函数时，会根据实际对象类型决定调用哪个版本。

示例：

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

这里虽然指针类型是 Base*，但指向的是 Derived 对象，且 vfunc 是虚函数，因此调用的是 Derived 的实现。这种机制依赖于虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr），每个包含虚函数的类都有一个 vtable，记录了虚函数的实际地址。

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若希望某个类不能被实例化，并强制派生类实现特定函数，可使用纯虚函数：

class Shape {
public:
virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
void draw() override { cout << "Drawing Circle" << endl; }
};

Shape 是抽象类，无法创建实例。只有实现了 draw() 的派生类（如 Circle）才能被实例化。这是实现接口规范的常用方式。

当通过基类指针删除派生类对象时，若基类析构函数不是虚函数，可能导致派生部分未被正确释放。

正确做法：

class Base {
public:
virtual ~Base() { cout << "Base destroyed" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
~Derived() { cout << "Derived destroyed" << endl; }
};

此时 delete ptr（指向 Derived 的 Base*）会先调用 Derived 的析构函数，再调用 Base 的，确保完整清理资源。

基本上就这些。掌握继承结构和虚函数机制，就能有效设计出灵活、可扩展的C++类体系。关键点是理解静态绑定与动态绑定的区别，以及合理使用 virtual 和 override 关键字。不复杂但容易忽略细节。

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