虚函数是在基类中声明的成员函数，并由派生类重新定义(重写)。当使用指针或对基类的引用来引用派生类对象时，可以为该对象调用虚拟函数并执行该派生类的函数版本。
- 虚函数可确保为对象调用正确的函数，而不管用于函数调用的引用(或指针)的类型如何。
- 它们主要用于实现运行时多态
- 函数在基类中使用虚拟关键字声明。
- 函数调用的解析在运行时完成。
Rules for Virtual Functions
- 虚函数不能是静态的，也不能是另一个类的朋友函数。
- 应该使用指针或基类类型的引用来访问虚拟函数，以实现运行时多态。
- 虚拟函数的原型在基类和派生类中都应相同。
- 它们始终在基类中定义，而在派生类中被覆盖。并非强制派生类重写(或重新定义虚拟函数)，在这种情况下，将使用函数的基类版本。
- 一个类可能具有虚拟析构函数，但不能具有虚拟构造函数。
Compile-time(早期绑定)与虚拟函数的运行时(后期绑定)行为
考虑以下显示虚拟函数运行时行为的简单程序。
// CPP program to illustrate
// concept of Virtual Functions
#include <iostream>
using namespace std;
class base {
public:
virtual void print()
{
cout << "print base class" << endl;
}
void show()
{
cout << "show base class" << endl;
}
};
class derived:public base {
public:
void print()
{
cout << "print derived class" << endl;
}
void show()
{
cout << "show derived class" << endl;
}
};
int main()
{
base* bptr;
derived d;
bptr = &d;
// virtual function, binded at runtime
bptr->print();
// Non-virtual function, binded at compile time
bptr->show();
}输出：
print derived class show base class
说明：运行时多态只能通过基类类型的指针(或引用)来实现。同样，基类指针可以指向基类的对象以及派生类的对象。在上面的代码中，基类指针“ bptr”包含派生类的对象“ d”的地址。
延迟绑定(运行时)是根据指针的内容(即指针指向的位置)完成的，而早期绑定(编译时)是根据指针的类型完成的，因为print()函数是用virtual关键字声明的，因此它将在运行时绑定(输出是打印派生类，因为指针指向派生类的对象)，并且show()是非虚拟的，因此它将在编译时绑定(输出是显示基类，因为指针是基类型的)。
注意：如果我们在基类中创建了一个虚函数，并且在派生类中对其进行了覆盖，那么在派生类中就不需要virtual关键字，则函数会自动被视为派生类中的虚函数。
Working of virtual functions(concept of VTABLE and VPTR)
如此处所讨论的，如果一个类包含一个虚函数，那么编译器本身会做两件事：
- 如果创建了该类的对象，则将虚拟指针(VPTR)作为该类的数据成员插入，以指向该类的VTABLE。对于创建的每个新对象，将插入一个新的虚拟指针作为该类的数据成员。
- 不管是否创建对象，函数指针的静态数组都称为VTABLE，其中每个单元格包含该类中包含的每个虚函数的地址。
考虑下面的示例：
// CPP program to illustrate
// working of Virtual Functions
#include <iostream>
using namespace std;
class base {
public:
void fun_1() { cout << "base-1\n"; }
virtual void fun_2() { cout << "base-2\n"; }
virtual void fun_3() { cout << "base-3\n"; }
virtual void fun_4() { cout << "base-4\n"; }
};
class derived:public base {
public:
void fun_1() { cout << "derived-1\n"; }
void fun_2() { cout << "derived-2\n"; }
void fun_4(int x) { cout << "derived-4\n"; }
};
int main()
{
base* p;
derived obj1;
p = &obj1;
// Early binding because fun1() is non-virtual
// in base
p->fun_1();
// Late binding (RTP)
p->fun_2();
// Late binding (RTP)
p->fun_3();
// Late binding (RTP)
p->fun_4();
// Early binding but this function call is
// illegal(produces error) becasue pointer
// is of base type and function is of
// derived class
// p->fun_4(5);
}输出：
base-1 derived-2 base-3 base-4
说明：最初，我们创建一个基类类型的指针，并使用派生类对象的地址对其进行初始化。当我们创建派生类的对象时，编译器将创建一个指针，作为包含该派生类的VTABLE地址的类的数据成员。
上例中使用了后期绑定和早期绑定的类似概念。对于fun_1()函数调用，该函数的基类版本被调用，fun_2()在派生类中被覆盖，因此派生类版本被调用，fun_3()在派生类中不被覆盖，它是虚函数，因此该基类版本被调用，同样，fun_4()不会被覆盖，因此将调用基类版本。
注意：派生类中的fun_4(int)与基类中的虚函数fun_4()不同，因为这两个函数的原型都不同。
注：本文由纯净天空筛选整理自 Virtual Function in C++。非经特殊声明，原始代码版权归原作者所有，本译文未经允许或授权，请勿转载或复制。