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C++如何实现多态_C++虚函数与纯虚函数实现动态多态的方法

冰火之心

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发布时间:2025-12-02 08:17:02

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来源于php中文网

原创

多态通过虚函数和纯虚函数实现,允许基类指针调用派生类函数。1. 虚函数使用virtual关键字声明,通过指针或引用触发动态绑定;2. 编译器为含虚函数的类生成vtable,对象包含vptr指向该表;3. 纯虚函数语法为virtual func() = 0,含有纯虚函数的类为抽象类,不能实例化;4. 实现多态需满足:继承关系、基类函数为virtual、派生类重写函数、通过基类指针或引用调用。

c++如何实现多态_c++虚函数与纯虚函数实现动态多态的方法

多态是面向对象编程的重要特性之一,C++通过虚函数和纯虚函数实现动态多态。它允许基类指针或引用在运行时调用派生类的函数,从而实现“一个接口,多种实现”的效果。

虚函数实现动态多态

在基类中使用 virtual 关键字声明的成员函数称为虚函数。当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。

关键点:

- 必须通过指针或引用调用虚函数才能触发动态绑定- 虚函数在基类中可以有定义,也可以被重写- 编译器为包含虚函数的类生成虚函数表(vtable),每个对象包含指向该表的指针(vptr)

示例代码:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
    virtual ~Animal() {} // 建议虚析构函数
};

class Dog : public Animal { public: void speak() override { cout << "Dog barks" << endl; } };

// 使用 Animal* pet = new Dog(); pet->speak(); // 输出:Dog barks

纯虚函数与抽象类

纯虚函数是一种特殊的虚函数,在基类中没有实现,要求派生类必须提供具体实现。含有纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化。

语法格式:
virtual 返回类型 函数名(参数) = 0;

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作用:

- 定义接口规范,强制派生类实现特定功能- 实现更彻底的多态设计- 支持回调、插件架构等高级设计模式

示例:

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle : public Shape { private: double radius; public: Circle(double r) : radius(r) {} double area() const override { return 3.14159 radius radius; } };

Shape 是抽象类,无法创建 Shape 对象,但可以用 Shape* 指向具体的图形对象,并统一调用 area()。

动态多态的关键条件

要成功实现运行时多态,需满足以下条件:

- 继承关系:派生类继承自同一个基类- 虚函数:基类中的函数必须声明为 virtual- 重写:派生类正确重写虚函数(函数签名一致)- 指针或引用:通过基类指针或引用调用函数

注意:函数重载、隐藏不会触发多态行为。

基本上就这些。掌握虚函数机制和抽象接口设计,就能灵活运用C++的动态多态能力。不复杂但容易忽略细节。

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