虛函數(shù)使用方法很簡單局装，直接在函數(shù)名前面添加關(guān)鍵字virtual聲明即可碳想，如果虛函數(shù)末尾增加=0則表示為純虛函數(shù)宋渔，純虛函數(shù)要求所有派生類都必須重寫該該函數(shù)，帶有純虛函數(shù)的類我們也稱為虛基類督暂。
虛函數(shù)的實現(xiàn)揪垄，作為一個老生常談的問題，要想透徹的講明白逻翁，還是需要對底層機制有進一步的理解的福侈。
問題拋出
基類指針為什么能調(diào)用子類的虛函數(shù)？
虛函數(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵原理和虛函數(shù)表指針vptr有莫大關(guān)系卢未，vptr實際上是指向一個虛函數(shù)表(一維數(shù)組)肪凛，該表存儲了每個虛函數(shù)的函數(shù)地址，那么虛函數(shù)是如何借助這個vptr實現(xiàn)運行時對象的多態(tài)性辽社，也就是我們常說的動態(tài)綁定伟墙。
從C++對象內(nèi)存結(jié)構(gòu)說起
閱讀過《深度探索C++對象模型》的同學應(yīng)該比較熟悉下面這個結(jié)構(gòu)，每一個派生類對象實際上是由兩個部分組成滴铅，如下面的圖所示
- 父類的部分戳葵，包括成員變量、vptr汉匙、成員函數(shù)等拱烁，都是共享給子類（當然有一定的權(quán)限設(shè)置）
- 子類自身的部分生蚁，子類自己成員變量，成員函數(shù)
所以子類就是個特殊的父類戏自，享有父類所有屬性邦投，是is-a的關(guān)系。所以子類也就能直接強制轉(zhuǎn)換為父類擅笔，我們通常使用dynamic_cast將子類指針轉(zhuǎn)為父類指針志衣，那么這個父類指針的訪問域也就變?yōu)閮?nèi)存模型中的上半部分，無法再訪問子類的任何資源猛们，但是有個例外念脯，那就是虛表指針vptr，為什么呢弯淘？
我們來進一步看看vptr在類繼承過程中到底是怎么變化绿店？
通常函數(shù)地址都是在編譯的時候就確定了，但是虛函數(shù)的調(diào)用地址需要到運行的時候才能確定庐橙，因為你無法確定一個基類的指針到底是執(zhí)行基類對象還是子類對象假勿。
實際上，虛函數(shù)表指針是在對象執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)的確定的怕午。對于基類來說废登，執(zhí)行基類構(gòu)造函數(shù)時淹魄，直接把虛函數(shù)表填充為基類的虛函數(shù)地址即可郁惜；對于派生類來說，派生類對象構(gòu)造的時候甲锡，會先執(zhí)行父類的構(gòu)造函數(shù)（把虛函數(shù)表全部填充為基類的虛函數(shù)地址）兆蕉，然后再執(zhí)行子類構(gòu)造函數(shù)（對于子類重寫的虛函數(shù)，修改虛函數(shù)表中對于的函數(shù)地址缤沦，將其改為子類的虛函數(shù)地址）虎韵，具體過程如下圖2個步驟所示：
動態(tài)綁定
有了以上基礎(chǔ)后，回到之前的問題缸废，動態(tài)綁定是怎么發(fā)生的包蓝？
現(xiàn)在回答這個問題很簡單了，對于一個指向子類對象的基類指針企量，它的vptr其實在子類構(gòu)造過程被改寫過测萎，所以使用基指針調(diào)用虛函數(shù)的時候，如果子類有重寫届巩，會調(diào)用子類的虛函數(shù)硅瞧，如果沒有重寫，則直接調(diào)用基類的虛函數(shù)恕汇，這樣就實現(xiàn)了運行時對象的多態(tài)性腕唧。
代碼實例
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Animal
{
public:
virtual void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<<endl;
}
virtual void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<<endl;
}
string name;
};
class Fish:public Animal
{
public:
virtual void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<<endl;
}
int skin;
};
int main()
{
Fish fh;
Fish *pFish = &fh;
Animal* pAnimal = dynamic_cast<Animal*>(pFish);
pAnimal->breathe();//fish bubble 執(zhí)行子類重寫的虛函數(shù)
pAnimal->sleep(); //animal sleep 執(zhí)行基類的虛函數(shù)
pAnimal->name; //name位于基類域,能訪問
// pAnimal->skin; skin位于子類域,無法訪問
}
