C++——虚函数、虚析构函数、纯虚函数、抽象类

目录

一、虚函数

1、什么是虚函数？

2、虚函数的作用

 3、虚函数的参数

4、虚函数代码示例

二、虚析构函数

1、什么是虚析构函数？

2、虚析构函数的作用

 3、 构造函数

4、为什么构造函数不能是虚函数？

5、构造函数和虚析构函数的联系

6、为什么程序员不能调构造函数，但是可以调用析构函数？

7、虚析构函数产生多态

三、纯虚函数

1、定义：

2、纯虚函数的一般格式

 3、例题理解

四、抽象类

1、抽象类的定义

2、抽象类的主要作用 

一、虚函数

1、什么是虚函数？

•   被 virtual 关键字修饰的成员函数称为虚函数。
•  在类中定义了虚函数就会有一个虚函数表（vftable),对象模型中就含有一个指向虚表的指针(__vfptr)。在定义对象时构造函数设置虚表指针指向虚函数表。
• 使用指针和引用调用虚函数，在编译只需要知道函数接口，运行时指向具体对象，才能关联具体对象的虚方法（通过虚函数指针查虚函数表得到具体对象中的虚方法)。

2、虚函数的作用

     实现多态性，即通过基类访问派生类的函数。

 3、虚函数的参数

  虚函数的参数值是默认静态绑定的，在子类中 重新定义虚函数的时候，并没有重新定义继承而来的参数值；除非是在实际调用过程中传递了想用的参数。 

4、虚函数代码示例

class Parent
{
public:
	virtual void fn(int a = 10)//如果虚函数有值，虚函数的参数值是默认静态绑定
	{
		cout << "parent fn a=" << a<
	}
};
class Child :public Parent
{
public:
	virtual void fn(int b = 100)
	{
		cout << "child fn b=" << b << endl;
	}
};
int main()
{
	Child cc;
	Parent* p = &cc;
	//p->fn(200);//chlid fn b=200;
	p->fn();//child fn b=10;产生了动态绑定，但是虚函数的参数是默认绑定
	cc.fn();//child fn b=100;
}

二、虚析构函数

1、什么是虚析构函数？

•       派生类的析构函数会自动调用基类的析构函数。 只要基类的析构函数是虚函数，那么派生类的析构函数不论是否用virtual关键字声明，都自动成为虚析构函数。
•      一般来说，一个类如果定义了虚函数，则最好将析构函数也定义成虚函数。 析构函数可以是虚函数，但是构造函数不能是虚函数。（第4点有具体原因说明）
• 注意:类中没有虚函数,就不要把析构函数定义为虚。
  在动态分配内存时所有C++的标准库函数都采用这种格式。

2、虚析构函数的作用

为了解决基类指针指向派生类对象，并用基类的指针删除派生类对象。  

 3、 构造函数

构造函数是类的一个特殊的成员函数 ：

• 1)  当一个对象的生命周期结束时，系统会自动调用析构函数注销该对象并进行善后工作，对象自身也可以调用析构函数;
• 2）析构函数的善后工作是:释放对象在生命期内获得的资源（如动态分配的内存，内核资源);
• 3)  析构函数也用来执行对象即将被撤销之前的任何操作。

4、为什么构造函数不能是虚函数？

       根据赋值兼容规则，可以用基类的指针指向派生类对象，如果使用基类型指针指向动态创建的派生类对象，由该基类指针撤销派生类对象，则必须将析构函数定义为虚函数，实现多态性，自动调用派生类析构函数,否则可能存在内存泄漏问题。

总结:在实现运行时的多态，无论其他程序员怎样调用析构函数都必须保证不出错，所以必须把析构函数定义为虚函数。

5、构造函数和虚析构函数的联系

• 如果构造函数可以定义为虚构造函数，使用指针调用虚构造函数，
• 如果编译器采用静态联编，构造函数就不能为虚函数。
• 如果采用动态联编，运行时指针指向具体对象，使用指针调用构造函数，相当于已经实例化的对象在调用构造函数，这是不容许的调用，对象的构造函数只执行一次。 

6、为什么程序员不能调构造函数，但是可以调用析构函数？

原因：

•      虚函数调用只需要"部分的"信息，即只需要知道函数接口，而不需要对象的具体类型。但是构建一个对象，却必须知道具体的类型信息。
•      如果你调用一个虚构造函数，编译器无法知道你想构建是继承树上的哪种类型，所以构造函数不能为虚。

7、虚析构函数产生多态

多态特例——虚析构函数产生多态；
类有指针作为数据成员，必须要写析构函数，如果当前类被继承了，则析构函数写成virtual
为了实现多态，将子类的空间被合理的释放，防止内存泄露 。

class A {
public:
	A()
	{
		cout << "A" << endl;
		m_i = new int;
	}
	virtual ~A()
	{
		cout << "~A" << endl;
		delete m_i;
	}
private:
	int* m_i;
};
class B :public A
{
public:
	B()
	{
		cout << "B" << endl;
		m_j = new int;
	}
	virtual ~B()
	{
		cout << "~B" << endl;
		delete[]m_j;
	}
private:
	int* m_j;
 
};
void test(A* pb)
{
	;
}
int main()
{
	A* pb = new B;//new B类对象，先调用基类构造函数，再调用子类构造函数，
	delete pb;//pb指向子类对象，但是pb是A类类型指针，所以只析构了A，没有调子类类型的析构函数，存在内存泄漏。
 
}

三、纯虚函数

1、定义：

       纯虚函数(pure virtual function)是指没有具体实现的虚成员函数。它用于这样的情况:设计一个类型时,会遇到无法定义类型中虚函数的具体实现，其实现依赖于不同的派生类。

2、纯虚函数的一般格式

                          virtual返回类型函数名(参数表)=0;
“=0"表明程序员将不定义该虚函数实现，没有函数体，只有函数的声明;函数的声明是为了在虚函数表中保留一个位置。在虚函数（）的基础上=0；“=0“体质上是将指向函数体的指针定义为nullptr。

 3、例题理解

 题目：
设计一个形状类——有矩形、圆形、三角形；分别计算三种图形的周长和面积；

class Shape
{
public:
	virtual void Area() = 0;//纯虚函数就是在虚函数的基础上给个0
	virtual void Girth() = 0;//相当于把函数指针指向空
	
 
};
class Rectangle :public Shape
{
public:
	virtual void Area() { cout << "Rectangle area"<< m_length*m_width << endl; }
	virtual void Girth(){ cout << "Rectangle girth " << 2*(m_length+m_width)<
 
private:
	int m_length;
	int m_width;
};
 
class Circle :public Shape
{
public:
	virtual void Area() { cout << "Circle area "<<3.14*m_ra*m_ra << endl; }
	virtual void Girth() { cout << "Circle girth"<< 2*3.14*m_ra<< endl; }
 
private:
	int m_ra;//圆的半径
 
};
 
class Triangle :public Shape
{
public:
	virtual void Area() { cout << "Triangle  area " << endl; }
	virtual void Girth() { cout << "Triangle girth "<<3*m_length << endl; }
 
private:
	int m_length;
	
};
void test(Shape* p)
{
	p->Area();
	p->Girth();
}
 
int main()
{
	Shape* pf[3];
	pf[0] = new Rectangle;
	pf[1] = new Circle;
	pf[2] = new Triangle;
 
	for (int i = 0;i < 3;i++)
	{
		pf[i]-> Area();
		pf[i]->Girth();
		delete pf[i];
		pf[i] = NULL;
	}
	/*Shape s;
	s.Area();
	s.Girth();*/
}

四、抽象类

1、抽象类的定义

• 含有纯虚函数的类是抽象类。
• 抽象类是一种特殊的类，它是为抽象的目而建立的，它处于继承层次结构的较上层。
• 抽象类不能实例化对象，因为纯虚函数没有实现部分，所以含有纯虚函数类型不能实例化对象;

• 注意：1）在定义纯虚函数时，不能定义虚函数的实现部分；

  2）在没有重新定义这种纯虚函数之前，是不能调用这种函数的。

2、抽象类的主要作用 

• 将相关的类型组织在一个继承层次结构中，抽象类为派生类型提供一个公共的根，相关的派生类型。
•  为了派生子类，作为当前类族最上面的基类出现，则在子类中必须要重写基类中的纯虚函数（具体类）。
• 如果在子类中没有实现纯虚函数，则子类也是抽象类。

如有错误，敬请指正。

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