virtual是c++实现运行时多态的关键,通过在基类声明虚函数,派生类可重写该函数,程序运行时根据对象实际类型调用对应版本;示例中Animal基类的speak()被Dog和Cat重写,通过基类指针调用时输出各自声音;实现多态需满足:继承关系、虚函数声明、基类指针或引用调用;若无virtual则为静态绑定;纯虚函数(=0)定义接口并使类成为抽象类,不可实例化;虚析构函数确保delete基类指针时正确调用派生类析构,防止资源泄漏;合理使用virtual对构建可扩展类体系至关重要。

在C++中,virtual 是一个关键字,主要用于实现运行时多态(也叫动态多态)。它的核心作用是允许派生类重写基类的函数,并在通过基类指针或引用调用该函数时,自动调用实际对象类型的对应版本,而不是仅仅依赖指针声明的类型。
virtual关键字的基本用法
当在基类中将某个成员函数声明为 virtual 时,这个函数就变成了“虚函数”。派生类可以重写(override)这个函数。程序在运行时会根据对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数。
示例代码:
#include <iostream> using namespace std; <p>class Animal { public: virtual void speak() { cout << "Animal speaks." << endl; } };</p><p>class Dog : public Animal { public: void speak() override { cout << "Dog barks." << endl; } };</p><p>class Cat : public Animal { public: void speak() override { cout << "Cat meows." << endl; } };</p><p>int main() { Animal<em> a1 = new Dog(); Animal</em> a2 = new Cat();</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>a1->speak(); // 输出: Dog barks. a2->speak(); // 输出: Cat meows. delete a1; delete a2; return 0;
}
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在这个例子中,虽然 a1 和 a2 都是 Animal* 类型的指针,但由于 speak() 是虚函数,调用的是各自对象实际类型的 speak() 实现。
虚函数与多态的关系
多态意味着“多种形态”,在C++中表现为:同一个接口调用,表现出不同的行为。要实现这种效果,必须满足三个条件:
- 存在继承关系
- 基类中的函数被声明为 virtual
- 通过基类的指针或引用调用虚函数
如果没有使用 virtual,函数调用将在编译时决定(静态绑定),无法实现运行时的动态分发。
纯虚函数与抽象类
C++还支持一种特殊的虚函数——纯虚函数,它没有实现,只是定义接口。含有纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化对象。
语法格式:
virtual 返回类型 函数名() = 0;
示例:
class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数 }; <p>class Circle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a circle." << endl; } };</p>
这里 Shape 是抽象类,不能创建 Shape 对象,但可以用于定义接口,强制子类实现特定方法。
虚析构函数的重要性
当通过基类指针删除派生类对象时,如果基类的析构函数不是虚函数,可能导致派生部分未被正确释放,造成资源泄漏。
因此,只要一个类可能被继承,并且会被多态使用,就应该将析构函数声明为 virtual。
推荐写法:
class Base { public: virtual ~Base() { cout << "Base destroyed." << endl; } };
这样可以确保在 delete basePtr; 时,先调用派生类析构函数,再调用基类析构函数,避免内存泄漏。
基本上就这些。virtual 是C++面向对象编程中实现多态的关键机制,掌握它对设计可扩展、可维护的类体系非常重要。