C++中虚函数 纯虚函数 虚基类的基础知识点

一、前言

     原文转载自 c++中的 虚函数 纯虚函数 虚基类_名字全都被占用了的博客-CSDN博客，为了理解下C++中虚函数 纯虚函数 虚基类的基础知识点。

二、虚函数 纯虚函数 虚基类三者区别      

    1.虚函数是用于多态中virtual修饰父类函数，确保父类指针调用子类对象时，运行子类函数的。

    2.纯虚函数是用来定义接口的，也就是基类中定义一个纯虚函数，基类不用实现，让子类来实现。

    3.虚基类是用来在多继承中，如果父类继承自同一个父类，就只实例化一个父类(说的有点绕，就是只实例化一个爷爷的意思)

2.1、虚函数

    这个和多态有关，多态的定义不清楚的话到其他地方先了解一下，多态的三个必要条件：1.继承 2.重载 3.父类指针指向子类对象。

看一下程序

第一个是没有使用virtual的，没有使用多态的：

1. class A

2. {

3. public:

4. void printf(){

5. cout<<"printf A"<

6. }

7. };

8. class B : public A

9. {

10. public:

11. void printf(){

12. cout<<"printf B"<

13. }

14. };

15. int main(int argc, const char * argv[])

16. {

17. A *a = new A();

18. a->printf();

19. B *b = new B();

20. b->printf();

21. return 0;

22. }

结果：

printf A

printf B

这是最基本的用法，没有多态，只有继承，下面是使用了多态但是没有引用virtual关键字的情况，多态的作用请参考其他地方的文章：

1. int main(int argc, const char * argv[])

2. {

3. A *a = new B();

4. a->printf();

5. return 0;

6. }

结果：

printf A

因为类的定义都一样，所以就没再写出来了，当父类指针指向子类对象的时候，如果不使用virtual，父类调用方法的时候还是调用了父类自己的方法，没有调用子类重写的方法，所以就没有实现到多态的作用，我们再来在父类中试试加入virtual关键字看看：

1. class A

2. {

3. public:

4. virtual void printf(){

5. cout<<"printf A"<

6. }

7. };

8. class B : public A

9. {

10. public:

11. void printf(){

12. cout<<"printf B"<

13. }

14. };

15. int main(int argc, const char * argv[])

16. {

17. A *a = new B();

18. a->printf();

19. return 0;

20. }

结果

printf B

     virtual是加入到父类中的，子类的代码没改变，main函数还是父类指针指向子类对象，结果终于可以打印到子类重写的方法了，所以证实了虚函数是用于多态中virtual修饰父类该重写的函数，确保父类指针调用子类对象时运行子类函数的。

2.2 、纯虚函数

    纯虚函数就像java的接口，使用了纯虚函数的类不能被实例化，定义了纯虚函数的类不用写纯虚函数的实现，由子类实现，下面看代码：

1. class A

2. {

3. public:

4. virtual void printf() =0;

5. }；

6. void A::printf()//纯虚函数可以不写实现

7. {

8. cout<<"printf A"<

9. }

10. class B : public A

11. {

12. public:

13. void printf(){

14. cout<<"printf B"<

15. }

16. };

17. int main(int argc, const char * argv[])

18. {

19. A *a =new A();//编译出错，纯虚函数的类不能实例化

20. a->printf();

21. return 0;

22. }

virtual void printf() = 0;这是虚函数的写法，我在下面写了虚函数的实现 void A::printf()，其实写不写都没关系，写了也起不了作用= 。= 。然后我才main函数中尝试吧纯虚函数的类实例化，结果直接报错，说明纯虚函数是不能实例化的。

1. int main(int argc, const char * argv[])

2. {

3. A *a =newB();//这里使用了多态

4. a->printf();

5. return 0;

6. }

结果：

printf B

把main函数的a指向了子类的对象，结果可以正确打印出子类的方法。由此说明了纯虚函数也是为多态服务的，它的作用是定义一个接口，让子类去实现。

2.3、虚基类

虚基类是c++独有的东西，因为c++中有多继承，也是关键字virtual相关的定义。

先来说说多继承，如果爷爷类（暂把父类的父类暂定为爷爷类= = ），父类继承自爷爷类。如果孙类继承自多个父类（听起来有点怪异），那么如果不使用虚基类，就会实例化多个爷爷类对象（越说越离奇），编译器会报错，说有歧义性。如果父类继承自虚基类，则可以解决多个父类不会实例化多个爷爷的问题，就是只有一个爷爷。

1. class Grandfather{

2. public:

3. int flag;

4. Grandfather(){

5. flag = 1;

6. }

7. };

8. class Father1:publicGrandfather{

9. public:

10. Father1(){

11. flag = 2;

12. }

13. };

14. class Father2:publicGrandfather{

15. public:

16. Father2(){

17. flag = 3;

18. }

19. };

20. class Son:public Father1,publicFather2{

21. };

22. int main(int argc, const char * argv[])

23. {

24. Son *son = new Son();

25. cout<flag<

26. return 0;

27. }

如果没有使用虚基类，多个父类继承自同一个爷爷类，就会产生歧义，到底是不是同一个爷爷？如果父类继承虚基类就不同了：

1. class Grandfather{

2. public:

3. int flag;

4. Grandfather(){

5. flag = 1;

6. cout<<"Grandfather flag = "<

7. }

8. };

9. class Father1:virtualpublicGrandfather{

10. public:

11. Father1(){

12. flag = 2;

13. cout<<"Father1 flag = "<

14. }

15. };

16. class Father2:virtualpublicGrandfather{

17. public:

18. Father2(){

19. flag = 3;

20. cout<<"Father2 flag = "<

21. }

22. };

23. class Son:public Father1,publicFather2{

24. };

25. int main(int argc, const char * argv[])

26. {

27. Son *son = new Son();

28. cout<flag<

29. return 0;

30. }

结果：

Grandfather flag = 1

Father1 flag = 2

Father2 flag = 3

3

现在，可以运行了，class Father2:virtual public Grandfather，就是继承虚基类的写法，爷爷对象只有一个，爷爷类的变量也只实例化了一次，那为什么最后打印出来的是3呢？看构造函数的顺序就可以看出来了，现在构造了爷爷类，再构造第一个继承的父类，最后继承第二个继承的父类，因此flag最后保持在第二个父类的修改值里了。

总的来说，虚函数 ，纯虚函数是为了多态服务，虚基类是为了只实例化一次基类存在的