C++虚函数是定义在基类中的函数,子类必须对其进行覆盖。在类中声明(无函数体的形式叫做声明)虚函数的格式如下:

(1)定义子类对象,并调用对象中未被子类覆盖的基类函数A。同时在该函数A中,又调用了已被子类覆盖的基类函数B。那此时将会调用基类中的函数B,可我们本应该调用的是子类中的覆盖函数B。虚函数即能解决这个问题。

(2)在使用指向子类对象的基类指针,并调用子类中的覆盖函数时,如果该函数不是虚函数,那么将调用基类中的该函数;如果该函数是虚函数,则会调用子类中的该函数。

结果说明,通过指向子类对象的基类指针调用子类中的覆盖函数是不能实现的,因此虚函数应运而生。

或许,很多小伙伴都会有这样一个疑问:如果想调用子类中的覆盖函数,直接通过子类对象,或者指向子类对象的子类指针来调用,不就没这个烦恼了吗?要虚函数还有什么用呢?

其实不然,虚函数的实际意义非常之大。比如在实际开发过程中,会用到别人封装好的框架和类库,我们可以通过继承其中的类,并覆盖基类中的函数,来实现自定义的功能。

但是,有些函数是需要框架来调用,并且API需要传入基类指针类型的参数。而使用虚函数就可以,将指向子类对象的基类指针来作为参数传入API,让API能够通过基类指针,来调用我们自定义的子类函数。这就是多态性的真正体现。

虚函数的本质是一个简单的虚函数表。

当一个类存在虚函数时,通过该类创建的对象实例,会在内存空间的前4字节保存一个指向虚函数表的指针__vfptr。

__vfptr指向的虚函数表,是类独有的,而且被该类的所有对象共享。虚函数表的实质,是一个虚函数地址的数组,它包含了类中每个虚函数的地址,既有当前类定义的虚函数,也有覆盖父类的虚函数,也有继承而来的虚函数。

当子类覆盖了父类的虚函数时,子类虚函数表将包含子类虚函数的地址,而不会有父类虚函数的地址。

同时,当用基类指针指向子类对象时,基类指针指向的内存空间中的__vfptr依旧指向了子类的虚函数表。所以,基类指针依旧会调用子类的虚函数。

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