【c++基础】虚函数的使用以及和成员函数的区别

前言

一直以来都知道虚函数的经典用法，但是除了本科时刚学c++的时候了解过，后来因为做不同的项目在不同的语言之间跳转(自觉都是浅尝辄止)，这些基本的东西都忘记了，现在重拾并记录，权当巩固基础了。

经典用法

#include<iostream>
using namespace std;

//几何体类
class Geometry{
public:
virtual void draw(){
cout<<"Geometry Drawing"<<endl;
}
};

//矩形类
class Rect:public Geometry{
public:
virtual void draw(){
cout<<"Rect Drawing"<<endl;
}
};

//圆类
class Circle:public Geometry{
public:
virtual void draw(){
cout<<"Circle Drawing"<<endl;
}
};

void DrawSomething(Geometry *pG){
pG->draw();
}
int main(){
Geometry *geometrys[3];
//1.init
geometrys[0]=new Rect();
geometrys[1]=new Geometry();
geometrys[2]=new Circle();
//2.draw all
for(int i=0;i<3;i++){
DrawSomething(geometrys[i]);
}
return 0;
}

运行结果:

Rect Drawing

Geometry Drawing

Circle Drawing

用虚函数就可以实现

DrawSomething

函数这样接口简单的函数，而不用写

DrawRect

、

DrawCircle

这样的函数组。

另外这个例子不好的地方是，几何体实际上可以作为一个抽象的概念，应该限制它实例化、此时可以把其中的

draw

函数设置为纯虚函数，

virtual void draw()=0;

.如此几何体类为一个抽象类，禁止实例化。

原理

首先来看一下c++对象模型图(来自《Inside The C++ Object Model》)



图中可以看到只有非静态成员变量和虚表指针是存在对象内的。静态成员函数、成员函数、静态变量是独立存储的(可以认为所有的类对象都共有一份）。虚表指针指向的虚表中存储了所有的虚函数。回到代码中，当执行这句话的时候

pG->draw();

时，编译器检测到是需要执行虚函数，就会通过该对象实例的vptr指针找到虚函数的地址，进而调用。所以即使子类的指针被转化为父类指针调用，当我们需要使用虚函数时，依然是调用子类的虚函数(转化的时候，vptr的没有变)。

现在再来看反面，假设我们去掉了上面代码所有的virtual 关键字。运行结果会是如何？结果是:

Geometry Drawing

Geometry Drawing

Geometry Drawing

从对象模型图中可以看出一些差别。该变量是什么类型，就会调用该类型的成员函数(我们的例中，都为Geometry *类型)，没有一个vptr去做区分。有点类似于全局函数，如果对象或对象指针调用成员函数(非虚)，实际上就是调用这个独立于类实例的函数指针。

总的来说不像虚函数和对象实例紧密相连(通过虚表指针)，普通成员函数和类实例是分离的(见模型图)。但是由此产生的问题是，那成员函数如何去使用成员变量呢，实际上编译器隐式的给成员函数加上一个参数，使得调用时可以把this指针传进去，通过this指针就可以调用成员变量了。

补充

关于虚函数的实现原理，参考这篇博客 http://www.cnblogs.com/malecrab/p/5572730.html