C++知识点51——虚函数与纯虚函数（下）

接上一篇文章https://blog.csdn.net/Master_Cui/article/details/109957146

10.练习

示例

class base
{
public:base(){cout<<__func__<<endl;}~base(){cout<<__func__<<endl;}virtual void vfunc() {cout<<__func__<<"in base2"<<endl;}
};class derive:public base
{
public:derive(){cout<<__func__<<endl;}~derive(){cout<<__func__<<endl;}void vfunc(int a) { cout<<__func__<<"in derive"<<endl;}virtual void vfunc2() {cout<<__func__<<"in derive"<<endl;}
};class derive2:public derive
{
public:derive2(){cout<<__func__<<endl;}~derive2(){cout<<__func__<<endl;}void vfunc() {cout<<__func__<<"in derive2"<<endl;}void vfunc(int a) { cout<<__func__<<"in derive2"<<endl;}void vfunc2() {cout<<__func__<<"in derive2"<<endl;}
};int main(int argc, char const *argv[])
{base b1;derive d1;derive2 d2;base *pb1=&b1;base *pb2=&d1;base *pb3=&d2;pb1->vfunc();pb2->vfunc();pb3->vfunc();derive *pd1=&d1;derive2 *pd2=&d2;
//  bp2->vfunc2();pd1->vfunc2();pd2->vfunc2();base *pb4=&d2;//pb4->vfunc(10);pd1->vfunc(10);pd2->vfunc(10);return 0;
}

上面一个有三个类base，derive，derive2，基类base中只定义了虚函数vfunc，base的子类derive中，定义了vfunc和vfunc2，但是vfunc和基类中的vfunc的形参列表不同，且子类中的vfunc没有override关键字修饰，所以这两个vfunc没有任何关系，而derive的子类derive2中重写了vfunc，且参数和base中的vfunc一致，所以，main中的前三个调用会中的前两个会调用base中的vfunc，而第三个调用会调用derive2中的vfunc

而vfunc2没有在基类base中定义，又因为只能通过静态类型解析能调用的成员，所以不能通过基类的指针调用vfunc2，所以中间三个的第一个调用是错误的，而vfunc2是个虚函数，所以通过中间三个的后两个调用会分别动态调用derive和derive2中的vfunc2

同样，因为基类中没有定义带参数的vfunc，所以不能通过基类的指针调用带参数的vfunc，所以最后三个的第一个调用是错误的，而带参数的vfunc不是虚函数，所以是静态调用，所以最后两个会静态调用derive和derive2中的带参数的vfunc

执行结果如下

上面两个错误的调用也说明，如果基类中没有定义对应的虚函数，只在子类中定义对应的虚函数，那么即使通过基类的指针指向子类，也无法调用子类中的虚函数，无法使用虚机制，因为基类的静态类型无法在基类中找到要调用的成员

11.基类的析构函数通常应该是virtual的

示例

class base3
{
public:base3(){cout<<__func__<<endl;}virtual ~base3(){cout<<__func__<<endl;}
};class derive3:public base3
{
public:derive3(){cout<<__func__<<endl;}~derive3(){cout<<__func__<<endl;}
};int main(int argc, char const *argv[])
{base3 *bp=new derive3();delete bp;return 0;
}

上述代码的输出结果非常正常，但是如果要把base3中的析构函数的virtual关键字去掉，就会变得不正常

从输出结果上看，不仅弹出了了一个警告（销毁含有非虚析构函数的多态类将导致不确定性为），而且还没有调用子类的析构函数，有可能在子类对象析构的时候导致内存泄漏

原因：

1.因为继承的关系，静态类型和动态类型很有可能不一致。此时，delete基类指针时需要正确调用对应版本的析构函数，如果动态类型是基类，那么只调用基类的析构函数即可，此时基类的析构函数是不是虚的无所谓。

2.如果基类指针指向一个动态分配的子类对象，此时，如果基类的析构函数非虚，那么delete 基类指针时，不会触发虚机制，就只会释放子类对象中的基类的部分，导致子类对象销毁不彻底，子类中的成员无法回收，出现内存泄露。如果基类的析构函数是virtual的，那么在delete基类指针销毁子类对象时，会触发虚机制，会先动态调用子类的析构函数，而子类部分销毁后，根据派生类中析构函数的调用顺序，会接着调用基类的析构函数。这样，当基类指针指向一个动态分配的子类对象时，就可以正确的释放动态分配的子类对象。

12.在构造函数和析构函数中调用虚函数

因为一个子类对象在创建时，先创建基类部分，然后再创建子类部分，如果在基类的构造函数中调用虚函数，此时子类的特有部分还没有构建，因此虽然会动态调用虚函数，但是调用的是基类中的虚函数，达不到多态的效果

同理，一个子类对象在销毁时，先销毁子类部分，调用子类的析构函数，然后再销毁基类部分，调用基类的析构函数，如果在基类的析构函数中调用虚函数，此时子类的特有部分已经被销毁，因此虽然会动态调用虚函数，但是调用的是基类中的虚函数，也达不到多态的效果

示例

class base3
{
public:base3(){cout<<__func__<<endl;vfunc2();}virtual ~base3(){cout<<__func__<<endl;vfunc2();}virtual void vfunc2() {cout<<__func__<<"in base2"<<endl;}
};class derive3:public base3
{
public:derive3(){cout<<__func__<<endl;}~derive3(){cout<<__func__<<endl;}void vfunc2() {cout<<__func__<<"in derive3"<<endl;}
};int main(int argc, char const *argv[])
{base3 *bp=new derive3();delete bp;return 0;
}

二、纯虚函数与抽象类

1.纯虚函数在虚函数声明处的最后加个=0就可以将一个虚函数变为纯虚函数，纯虚函数通常不用（但是可以）定义，如果定义的话，需要将纯虚函数定义在类的外部。

2.含有纯虚函数的类就是抽象类。因为含有纯虚函数，所以不能直接定义纯虚类的对象，只能定义纯虚类的指针或者引用，然后指向一个继承该类的子类对象

示例

class animal
{
public:animal():legs(2), wing(false){cout<<__func__<<endl;}virtual ~animal(){cout<<__func__<<endl;}virtual void eat()=0;virtual void drink()=0;virtual void howl()=0;int legs;bool wing;
};void animal::eat()
{cout<<__func__<<endl;
}class duck:public animal
{
public:duck():animal(){cout<<__func__<<endl;}~duck(){cout<<__func__<<endl;}void eat(){cout<<__func__<<"in duck"<<endl;}void drink(){cout<<__func__<<"in duck"<<endl;}void howl(){cout<<__func__<<"in duck"<<endl;}
};int main(int argc, char const *argv[])
{duck d;animal &ra=d;ra.howl();return 0;
}

和虚函数一样，纯虚函数也能实现多态，但是子类通常应该（可以不）实现自定义版本的纯虚函数，否则继承纯虚类后，如果有些纯虚函数没有重新实现，继承到子类里依然是纯虚函数，子类依然是个纯虚类

3.有了虚函数为啥还要纯虚函数

虚函数能实现多态，纯虚函数也能实现多态，那么纯虚函数的作用体现在哪里呢？

除了多态，还有个很重要的原因就是在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，形状作为一个基类可以派生出三角形，正方形，梯形等，但形状本身生成对象明显不合常理。所以纯虚类一般用来描述定义比较抽象的概念，比如动物，形状，灯，树木等等并定义一堆纯虚函数（接口），然后再由一些表示具体概念的类来继承该抽象类进行具体实现。

参考

《C++ Primer》

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