虛函數(shù)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個(gè)重要概念，它允許基類的方法在派生類中被重寫(xiě)并實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。在對(duì)象的繼承鏈中，派生類可以對(duì)虛函數(shù)進(jìn)行重寫(xiě)，使得程序在運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來(lái)調(diào)用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)實(shí)現(xiàn)。
在C++語(yǔ)言中，通過(guò)在函數(shù)聲明中使用關(guān)鍵字virtual來(lái)定義虛函數(shù)。虛函數(shù)通過(guò)解決運(yùn)行時(shí)多態(tài)性問(wèn)題，在對(duì)象的繼承層次結(jié)構(gòu)中起到了重要作用。
在C++中，虛函數(shù)的調(diào)用是通過(guò)虛函數(shù)表（virtual function table）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)含有虛函數(shù)的類都會(huì)在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)虛函數(shù)表，該表存儲(chǔ)了虛函數(shù)的地址。當(dāng)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，會(huì)分配一個(gè)指向虛函數(shù)表的指針，稱為虛函數(shù)表指針。
當(dāng)通過(guò)基類指針或引用調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型查找虛函數(shù)表，并調(diào)用正確的實(shí)現(xiàn)。這種動(dòng)態(tài)綁定的特性使得程序可以根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來(lái)決定函數(shù)的調(diào)用。
虛函數(shù)的使用具有多種優(yōu)點(diǎn)：
在使用虛函數(shù)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：
下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)演示虛函數(shù)的使用：
#include<iostream>
class Shape {
public:
virtual void draw() {
std::cout << "Shape::draw() called" << std::endl;
}
};
class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
std::cout << "Circle::draw() called" << std::endl;
}
};
class Rectangle : public Shape {
public:
void draw() override {
std::cout << "Rectangle::draw() called" << std::endl;
}
};
int main() {
Shape* shape1 = new Circle();
Shape* shape2 = new Rectangle();
shape1->draw();
shape2->draw();
delete shape1;
delete shape2;
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：
Circle::draw() called
Rectangle::draw() called
從上述例子可以看出，通過(guò)基類指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型分別調(diào)用了相應(yīng)的派生類函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
虛函數(shù)是C++中一種強(qiáng)大的特性，通過(guò)實(shí)現(xiàn)多態(tài)性提高了程序的靈活性、可維護(hù)性和擴(kuò)展性。雖然虛函數(shù)的使用會(huì)帶來(lái)一定的性能開(kāi)銷，但在大多數(shù)情況下，這個(gè)開(kāi)銷是可以接受的。在設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮某绦驎r(shí)，合理地使用虛函數(shù)可以使程序更加清晰、簡(jiǎn)潔和可擴(kuò)展。
虛函數(shù)是在基類中作總體框架定義，定義時(shí)在函數(shù)的返回類型名前加上virtual構(gòu)成。它的具體不同實(shí)現(xiàn)版本是在其類的派生類里實(shí)現(xiàn)的。
純虛函數(shù)是在其類中連基本框架都定義不出來(lái)，所以只是用“virtual 類型名 函數(shù)名()=0;”的形式來(lái)聲明基類中有這么一個(gè)函數(shù)，而它的實(shí)現(xiàn)則完全由基類的派生類根據(jù)不同需要來(lái)完成。
有純虛函數(shù)的基類叫抽象類，不能被實(shí)例化(即不能生成對(duì)象)，只能被繼承。我的理解是：虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的具體版本中總是有通用的部分，這些通用部分可以在基類中定義，而純虛函數(shù)則完全沒(méi)有能共用的部分，完全是由派生類中不同的實(shí)現(xiàn)完成的
虛函數(shù)和純虛函數(shù)都是C++中的概念，用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。它們的主要區(qū)別在于：
函數(shù)是數(shù)學(xué)中的一個(gè)概念，它是一種特殊的映射，將輸入值映射到輸出值。函數(shù)可以看作是一種規(guī)則或算法，給定輸入值，根據(jù)該規(guī)則或算法計(jì)算出唯一的輸出值。
在數(shù)學(xué)中，函數(shù)通常表示為 f(x)，其中 f 是函數(shù)的名稱，x 是輸入變量。函數(shù)可以是一元函數(shù)（一個(gè)輸入變量）或多元函數(shù)（多個(gè)輸入變量）。
函數(shù)的定義通常包括以下三個(gè)要素：
1. 定義域：輸入值的集合。
2. 值域：輸出值的集合。
3. 對(duì)應(yīng)關(guān)系：將輸入值映射到輸出值的規(guī)則或算法。
根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的不同，函數(shù)可以分為不同的類型，如線性函數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù)、三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等。
在實(shí)際應(yīng)用中，函數(shù)可以用于描述各種規(guī)律和關(guān)系，如物理定律、經(jīng)濟(jì)模型、生物模型等。通過(guò)函數(shù)，我們可以將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，從而更好地理解和解決這些問(wèn)題。
1. 虛函數(shù)可以在基類中有默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，子類可以選擇性地覆蓋它們的實(shí)現(xiàn)。而純虛函數(shù)則沒(méi)有默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，必須在派生類中實(shí)現(xiàn)。
2. 虛函數(shù)可以被直接使用，也可以被子類重載以后以多態(tài)的形式調(diào)用。而純虛函數(shù)不能被直接調(diào)用，必須在子類中實(shí)現(xiàn)該函數(shù)才可以使用。
3. 如果一個(gè)類中包含純虛函數(shù)，則該類被稱為抽象類，不能被實(shí)例化。而只含有虛函數(shù)的類可以被實(shí)例化。
總的來(lái)說(shuō)，虛函數(shù)和純虛函數(shù)都可以在子類中被重載，以多態(tài)的形式被調(diào)用，但純虛函數(shù)在基類只有聲明而沒(méi)有定義，且只存在于抽象基類中。
今天我們來(lái)掆討一個(gè)關(guān)于 Java 的熱門話題： java 中有虛函數(shù)嗎。Java 是一門面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，同時(shí)也是一門非常流行和廣泛應(yīng)用的語(yǔ)言。在 Java 中，虛函數(shù)的概念與 C++ 等語(yǔ)言中的虛函數(shù)有所不同。本文將深入探討 Java 中關(guān)于虛函數(shù)的應(yīng)用和相關(guān)概念。
在面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言中，虛函數(shù)是一種允許在派生類中重寫(xiě)的函數(shù)。通過(guò)使用虛函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，使得程序根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來(lái)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。在 C++ 中，通過(guò)將基類的成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)多態(tài)。那么在 Java 中，虛函數(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
與 C++ 不同，Java 中的所有方法默認(rèn)都是虛函數(shù)。也就是說(shuō)，Java 中的方法都是動(dòng)態(tài)綁定的。在 Java 中，可以通過(guò)使用 @Override 注解來(lái)明確地告訴編譯器，該方法是重寫(xiě)了父類中的方法。這樣一來(lái)，即使在父類中使用父類類型聲明對(duì)象，調(diào)用被子類重寫(xiě)的方法時(shí)，仍會(huì)根據(jù)實(shí)際的對(duì)象類型來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的方法。
另外，Java 中還有一種特殊的方法叫做靜態(tài)方法。靜態(tài)方法是屬于類的方法，而不是屬于對(duì)象的方法。因此，靜態(tài)方法不能被子類重寫(xiě)。即使子類中定義了與父類靜態(tài)方法相同的方法名和參數(shù)，實(shí)際調(diào)用時(shí)仍會(huì)執(zhí)行父類的靜態(tài)方法。
虛函數(shù)在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中扮演著重要的角色。它使得程序可以根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。通過(guò)虛函數(shù)的應(yīng)用，可以簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)程序的靈活性，便于擴(kuò)展和維護(hù)。
另外，虛函數(shù)還有助于實(shí)現(xiàn)抽象類和接口的概念。抽象類是包含抽象方法的類，無(wú)法被實(shí)例化，只能被繼承。接口是一種更加抽象的概念，定義了一組抽象方法的集合，任何實(shí)現(xiàn)了該接口的類都必須實(shí)現(xiàn)這些方法。通過(guò)虛函數(shù)的機(jī)制，可以很好地支持抽象類和接口的設(shè)計(jì)。
讓我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的示例來(lái)說(shuō)明在 Java 中虛函數(shù)的應(yīng)用。
假設(shè)我們有一個(gè)動(dòng)物（ Animal ）類，其中定義了一個(gè) eat 方法：
Animal { void eat() { System.out.println("Animal is eating"); } }現(xiàn)在我們定義一個(gè)子類 Dog 繼承自 Animal，并重寫(xiě) eat 方法：
Dog extends Animal {
void eat() {
System.out.println("Dog is eating");
}
}
在程序中，我們可以這樣使用這兩個(gè)類：
Animal animal = new Dog(); animal.eat(); // 輸出：Dog is eating
在上面的示例中，我們使用父類類型聲明了一個(gè)對(duì)象 animal，但實(shí)際上對(duì)象是子類 Dog 的實(shí)例。當(dāng)調(diào)用 eat 方法時(shí)，由于 eat 方法是虛函數(shù)，所以最終執(zhí)行的是子類 Dog 中的 eat 方法。
虛函數(shù)是面向?qū)ο缶幊讨兄匾母拍睿鼘?shí)現(xiàn)了多態(tài)性，使程序更加靈活和易擴(kuò)展。在 Java 中，虛函數(shù)的應(yīng)用與 C++ 中的虛函數(shù)略有不同，但通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定的方式實(shí)現(xiàn)了類似的功能。通過(guò)本文的討論，希望讀者對(duì) Java 中虛函數(shù)的概念有了更深入的理解，并能夠在實(shí)際開(kāi)發(fā)中靈活運(yùn)用。
虛函數(shù)定義：如果在基類中將某個(gè)函數(shù)指定為并且派生類中有另外一個(gè)該函數(shù)的定義，則編譯器將知道我們不想靜態(tài)連接該函數(shù)。我們真正需要的是基于調(diào)用該函數(shù)的對(duì)象種類，在程序的特定位置選擇調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)。
作用：虛函數(shù)的作用用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)解釋就是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，多態(tài)性是將接口與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分離；用形象的語(yǔ)言來(lái)解釋就是實(shí)現(xiàn)以共同的方法，但因個(gè)體差異，而采用不同的策略。
A)虛函數(shù)是一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)（靜態(tài)是編譯是實(shí)現(xiàn) X）
B)虛函數(shù)是一個(gè)非成員函數(shù)(這里意思是全局函數(shù) X）
C)虛函數(shù)既可以在函數(shù)說(shuō)明時(shí)定義,也可以在函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)定義（這是純虛函數(shù) X）
D)派生類的虛函數(shù)與基類中對(duì)應(yīng)的虛函數(shù)具有相同的參數(shù)個(gè)數(shù)和類型
虛函數(shù)是由指針地址中的數(shù)據(jù)類型來(lái)判斷函數(shù)使用,而非虛函數(shù)則是僅僅看指針類型來(lái)調(diào)用；因此在非虛的情況下調(diào)用的是Animal類型,因?yàn)橹羔樢彩莂nimal類型；而在虛函數(shù)的情況下調(diào)用的是fish類型的breathe（）.
實(shí)函數(shù)（Non-virtual Function）和虛函數(shù)（Virtual Function）是面向?qū)ο缶幊讨械膬蓚€(gè)概念，它們?cè)诶^承和多態(tài)性方面有所區(qū)別。
1. 實(shí)函數(shù)（非虛函數(shù)）:
- 實(shí)函數(shù)是在基類中定義的普通成員函數(shù)，在子類中可以通過(guò)重寫(xiě)（覆蓋）的方式進(jìn)行修改或擴(kuò)展，但并非必須。
- 在運(yùn)行時(shí)，實(shí)函數(shù)的調(diào)用是靜態(tài)綁定的，即根據(jù)函數(shù)的聲明類型，而不考慮實(shí)際對(duì)象的類型。
- 編譯器在編譯時(shí)就確定調(diào)用的函數(shù)，在程序運(yùn)行時(shí)效率較高。
2. 虛函數(shù)：
- 虛函數(shù)是在基類中使用virtual關(guān)鍵字聲明的成員函數(shù)，它可以在子類中重寫(xiě)（覆蓋），實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。
- 在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)對(duì)象的實(shí)際類型動(dòng)態(tài)綁定，根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)性。
- 虛函數(shù)通過(guò)使用基類指針或引用調(diào)用子類對(duì)象的方法，可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，提高代碼的靈活性和擴(kuò)展性。
總結(jié)：
實(shí)函數(shù)和虛函數(shù)的區(qū)別在于，實(shí)函數(shù)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)函數(shù)的聲明類型來(lái)確定調(diào)用的函數(shù)，而虛函數(shù)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型動(dòng)態(tài)綁定調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。虛函數(shù)的使用可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，使得子類對(duì)象可以按照基類對(duì)象的方式被操作和調(diào)用。
1.如果通過(guò)對(duì)象調(diào)用虛函數(shù)，編譯器直接找到虛函數(shù)的地址。
2.對(duì)于虛函數(shù)和成員函數(shù)，編譯器都會(huì)隱式的傳入this指針。
3.對(duì)于指針和引用的形式來(lái)調(diào)用虛函數(shù)，編譯器走的則是虛函數(shù)表的路線。
4.無(wú)論是成員函數(shù)還是虛函數(shù)，他的地址都是在編譯期間就已經(jīng)確定下來(lái)了，接下來(lái)就看你怎么去找到這個(gè)虛函數(shù)的地址，可以直接找，也可以通過(guò)虛函數(shù)表.
純虛函數(shù)跟其他函數(shù)的不同之處是，其它虛函數(shù)都是把函數(shù)地址放在虛表中，調(diào)用的時(shí)候根據(jù)地址調(diào)用函數(shù)，而純虛函數(shù)因?yàn)闆](méi)有實(shí)現(xiàn)，虛表中第一項(xiàng)放的地址是_purecall這個(gè)函數(shù)，用于在非法調(diào)用的時(shí)候彈出出錯(cuò)信息;實(shí)際上抽象類中的純虛函數(shù)也是可以實(shí)現(xiàn)的（注意不要在聲明處實(shí)現(xiàn)，雖然vc支持）。類似這樣：
但是實(shí)際在派生類調(diào)用的時(shí)候，上面聲明的函數(shù)并不在虛表中，它本身也不在VBase的虛表中，VBase的虛表中放的還是_purecall這個(gè)函數(shù)。因?yàn)檫@種定義行為本身并不是被c++支持的。我的理解是可以像調(diào)用普通函數(shù)一樣調(diào)用它，比如：輸出依然是base call，但是如果你這調(diào)用(當(dāng)然這是很不好的規(guī)范！)就會(huì)發(fā)現(xiàn)VBase的f依然是_purecall執(zhí)行到f()的時(shí)候，會(huì)彈出錯(cuò)誤提示pure virtual function call
