C++ 虚函数和纯虚函数

C++中这两个概念不容易区分。

首先这两个函数都是为了方便使用多态这种面向对象的特性。下面将介绍两个函数的不同点。

虚函数:

一个类中定义了虚函数,通过指向派生类的基类指针,访问派生类中同名覆盖成员函数,也就是说派生类要实现基类中的虚函数。而且于基类中的虚函数有着不同的过程。但是在内存中如何实现的多态呢?

这里我们要说一下关于虚函数在内存中实现,首先,有一种被称为 vptr(virtual table pointer,虚函数表指针)的指针,指向一个表,vtbl(virtual table,虚函数表),表里面就是这个类的虚函数的地址。在实例化一个对象的时候,vptr和vtbl将会存到类里,也就是,如果类定义了虚函数,该类及其派生类就要生成一张虚拟函数表,即vtable。而在类的对象地址空间中存储一个该虚表的入口。当我们使用派生类调用虚函数的时候,派生类就会找到这个入口从而调用已经实现的虚函数,当我们使用基类调用虚函数的时候,基类就会找到自己的虚表的入口,然后调用自己的虚函数,这样就实现了多态。当然,虚函数的存在显得对象很“臃肿”,会损失性能,这也是虚函数实现多态的一个缺点。

纯虚函数:

许多情况下,在基类中不能对虚函数给出有意义的实现,而把它声明为纯虚函数,它的实现留给该基类的派生类去做。这时纯虚函数就像是一个没有一个实现的虚函数。但是有一点不同的是,存在纯虚函数的类不能够被实例化。存在纯虚函数的类就像java中的interface,同样是作为一种规范。现在来看感觉纯虚函数的出现并没有太多的意义。试想,有些类中的函数我们真的没有办法去描述他的过程,也真的没办法实例化。比如,我们定义cat,dog,human类派生于animal类,我们可以实例化他们,但是我们如何实例化animal?这就是纯虚函数存在的原因。纯虚函数所在的类不能实例化,所以在内存中是不存在纯虚函数的,只有纯虚函数被重写成虚函数时才出现在内存中。

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