c++怎么理解虚函数和多态_c++面向对象动态绑定机制详解-C++-PHP中文网

c++怎么理解虚函数和多态_c++面向对象动态绑定机制详解

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发布： 2025-11-21 19:38:40

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虚函数通过virtual关键字实现动态绑定，使基类指针或引用在运行时调用派生类重写函数，依赖vtable和vptr机制完成多态；需注意仅指针或引用触发动态绑定，析构函数应声明为虚，使用override确保正确重写，纯虚函数定义抽象类。

c++怎么理解虚函数和多态_c++面向对象动态绑定机制详解

在C++中，虚函数和多态是面向对象编程的核心机制之一，它们共同实现了动态绑定（也叫运行时多态），让程序可以在运行时根据对象的实际类型调用对应的函数。

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，它允许派生类重写该函数。当通过基类指针或引用调用虚函数时，程序会根据所指向对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数。

例如：

<font color="green">
#include <iostream>
class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        std::cout << "Animal makes a sound\n";
    }
};
<p>class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
std::cout << "Dog barks\n";
}
};</p><p>class Cat : public Animal {
public:
void speak() override {
std::cout << "Cat meows\n";
}
};
</font>

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如果不用virtual，调用的是指针类型的函数；用了virtual，就看对象真实类型。

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多态如何工作：动态绑定机制

动态绑定指的是函数调用在运行时才确定目标函数地址，而不是编译时。这个机制依赖于虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）。

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每个含有虚函数的类都有一个编译器生成的虚函数表，里面存着该类所有虚函数的地址。
每个对象内部包含一个隐藏的指针（vptr），指向其所属类的虚函数表。
当调用虚函数时，程序通过vptr找到vtable，再查表得到实际要调用的函数地址。

这使得即使使用基类指针指向派生类对象，也能正确调用派生类的实现。

示例调用：

<font color="green">
void makeSound(Animal* animal) {
    animal->speak(); // 调用实际类型的speak
}
<p>int main() {
Dog dog;
Cat cat;
makeSound(&dog); // 输出: Dog barks
makeSound(&cat); // 输出: Cat meows
return 0;
}
</font>

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这里体现了多态：同一个接口（speak）表现出不同行为。