C++中的 虚函数 纯虚函数 虚基类（virtual）

前言：需要了解三者的区别，必须要掌握多态的三个必要条件：

1. 继承
2. 重载
3. 父类指针指向子类对象。

虚函数 纯虚函数 虚基类三者区别

1.虚函数是用于多态中virtual修饰父类函数，确保父类指针调用子类对象时，运行子类函数的。
2.纯虚函数是用来定义接口的，也就是基类中定义一个纯虚函数，基类不用实现，让子类来实现。
3.虚基类是用来在多继承中，比如菱形继承中，如果两个父类继承自同一个类，就只实例化一个父类

①虚函数
第一个是没有使用多态（只用继承）的一般实现方式：

class A
{
public:
void printf(){
cout<<"printf A"<<endl;
}
};
class B : public A
{
public:
void printf(){
cout<<"printf B"<<endl;
}
};
int main(int argc, const char * argv[])
{
A *a = new A();
a->printf();
B *b = new B();
b->printf();
return 0;
}

结果：

printf A
printf B

这是早期没有多态的代码，缺点：代码冗余
下面是使用了多态但是没有引用virtual关键字的情况：

int main(int argc, const char * argv[])
{
A *a = new B();
a->printf();
return 0;
}

结果：

printf A

因为类的定义都一样，所以就没再写出来了，当父类指针指向子类对象的时候，如果不使用virtual，父类调用方法的时候还是调用了父类自己的方法，没有调用子类重写的方法，所以就没有实现到多态的作用，我们再来在父类中试试加入virtual关键字看看：

class A
{
public:
virtual void printf(){
cout<<"printf A"<<endl;
}
};
class B : public A
{
public:
//子类也可以不使用virtual，直接写为void printf()
virtual void printf(){
cout<<"printf B"<<endl;
}
};
int main(int argc, const char * argv[])
{
A *a = new B();
a->printf();
return 0;
}

结果

printf B

virtual是加入到父类中的，子类的代码尽量加上virtual（方便被继承的子类实现多态），也可以不加，main函数还是父类指针指向子类对象，结果终于可以打印到子类重写的方法了，所以证实了虚函数是用于多态中virtual修饰父类该重写的函数，确保父类指针调用子类对象时运行子类函数的。
② 纯虚函数
纯虚函数就是抽象接口，使用了纯虚函数的类不能被实例化，定义了纯虚函数的类不用写纯虚函数的实现，由子类实现，下面看代码：

class A
{
public:
virtual void printf() =0;
}；
void A::printf()//纯虚函数可以不写实现
{
cout<<"printf A"<<endl;
}
class B : public A
{
public:
void printf(){
cout<<"printf B"<<endl;
}
};
int main(int argc, const char * argv[])
{
A *a =new A();//编译出错，纯虚函数的类不能实例化
a->printf();
return 0;
}

virtual void printf() = 0;这是虚函数的写法，我在下面写了虚函数的实现 void A::printf()，其实写不写都没关系，写了也起不了作用，然后我才main函数中尝试吧纯虚函数的类实例化，结果直接报错，说明纯虚函数是不能实例化的。

int main(int argc, const char * argv[])
{
A *a =newB();//这里使用了多态
a->printf();
return 0;
}

结果：

printf B

把main函数的a指向了子类的对象，结果可以正确打印出子类的方法。由此说明了纯虚函数也是为多态服务的，它的作用是定义一个接口，让子类去实现。
③虚基类
虚基类是c++独有的东西，因为c++中有多继承，也是关键字virtual相关的定义。

先来说说多继承，如果爷爷类（暂把父类的父类暂定为爷爷类 ），父类继承自爷爷类。如果孙类继承自多个父类（听起来有点怪异），那么如果不使用虚基类，就会实例化多个爷爷类对象（越说越离奇），编译器会报错，说有歧义性。如果父类继承自虚基类，则可以解决多个父类不会实例化多个爷爷的问题，就是只有一个爷爷。

class Grandfather{
public:
int flag;
Grandfather(){
flag = 1;
}
};
class Father1:public Grandfather{
public:
Father1(){
flag = 2;
}
};
class Father2:public Grandfather{
public:
Father2(){
flag = 3;
}
};
class Son:public Father1,public Father2{
};
int main(int argc, const char * argv[])
{
Son *son = new Son();
cout<<son->flag<<endl;//这里编译错误，flag访问不明确，因为两个父类中都有flag变量，歧义
return 0;
}

如果没有使用虚基类，多个父类继承自同一个爷爷类，就会产生歧义，为了不产生歧义，代码可改为（治标不治本）：

cout<<son->Father1::flag<<endl;
cout<<son->Father2::flag<<endl;

如果父类继承虚基类就不同了：

class Grandfather{
public:
int flag;
Grandfather(){
flag = 1;
cout<<"Grandfather flag = "<<flag <<endl;
}
};
class Father1:virtual public Grandfather{
public:
Father1(){
flag = 2;
cout<<"Father1 flag = "<<flag<<endl;
}
};
class Father2:virtual public Grandfather{
public:
Father2(){
flag = 3;
cout<<"Father2 flag = "<<flag<<endl;
}
};
class Son:public Father1,public Father2{
};
int main(int argc, const char * argv[])
{
Son *son = new Son();
cout<<son->flag<<endl;
return 0;
}

结果：

Grandfather flag = 1

Father1 flag = 2

Father2 flag = 3

3

现在，可以运行了，class Father2:virtual public Grandfather，就是继承虚基类的写法，爷爷对象只有一个，爷爷类的变量也只实例化了一次，那为什么最后打印出来的是3呢？看构造函数的顺序就可以看出来了，现在构造了爷爷类，再构造第一个继承的父类，最后继承第二个继承的父类，因此flag最后保持在第二个父类的修改值里了。

总的来说，虚函数 ，纯虚函数是为了多态服务，虚基类是为了只实例化一次基类存在的