面试题：什么是虚函数？

- 日理万妓 2024-03-16 15:49 20阅读 0赞

## 面试题：什么是虚函数？ ##

在 C++ 中，虚函数是一种特殊的成员函数，它允许在基类中使用 `virtual` 关键字声明，在派生类中进行重写，并且可以通过基类指针或引用调用派生类的成员函数。虚函数实现了 C++ 的多态特性，提高了程序的灵活性、可移植性和可维护性。

##### 虚函数的声明和定义 #####

虚函数的声明需要在函数前面加上 `virtual` 关键字，例如：

class Animal {
    public:
        virtual void speak();
    };
    
    class Dog : public Animal {
    public:
        virtual void speak();
    };

上面的代码中，`Animal` 类有一个虚函数 `speak()`，`Dog` 类继承自 `Animal` 并重写了 `speak()` 函数。

虚函数的定义也需要在函数名前面加上 `virtual` 关键字，并且可以带有默认实现，例如：

void Animal::speak() {
        std::cout << "I am an animal." << std::endl;
    }
    
    void Dog::speak() {
        std::cout << "I am a dog." << std::endl;
    }

上面的代码中，`Animal` 和 `Dog` 类分别实现了 `speak()` 函数的默认行为和重写行为。

##### 调用虚函数 #####

虚函数通过基类指针或引用来调用派生类的成员函数。例如：

int main() {
        Animal ani;
        Dog dog;
    
        Animal *p = &ani;
        p->speak(); // 输出: I am an animal.
    
        p = &dog;
        p->speak(); // 输出: I am a dog.
    
        return 0;
    }

上面的代码中，通过基类指针 `p` 分别调用了基类和派生类的 `speak()` 函数，实现了虚函数多态性的效果。

需要注意的是，虚函数只能针对具有公共子类型的对象使用，并且建议将虚函数声明为 `public`。否则在调用时会出现编译器错误或者运行时的崩溃。

##### 虚析构函数 #####

还有一个非常重要的内容：如果你在具有派生类的基类析构函数中不是将析构函数声明为虚拟，则不会删除具有派生类对象的基类指针的派生类对象。

例如：

class Animal {
    public:
        virtual void speak();
        ~Animal();
    };
    
    Animal::~Animal() {
        cout << "Calling Animal destructor" << endl;
    }
    
    class Dog : public Animal {
    public:
        void speak();
        ~Dog();
    };
    
    Dog::~Dog() {
        cout << "Calling Dog destructor" << endl;
    }
    
    int main() {
        Animal *p = new Dog;
        delete p;
        p = nullptr;
        return 0;
    }

输出结果是:

Calling Dog destructor
    Calling Animal destructor

可以看到，在这种情况下，派生类的析构函数没有被调用。此时，Animal 的析构函数不是虚函数，所以当使用的时候调用是 Animal 的析构函数。因此，如果您计划通过一个基类指针删除派生的对象，请将基类的析构函数声明为虚拟的。

##### 总结 #####

虚函数是 C++ 中实现多态的重要机制之一，它允许在基类中声明函数为虚拟函数，在派生类中进行重写，并且可以通过基类指针或引用调用派生类的成员函数。虚函数提高了程序的灵活性、可移植性和可维护性，但也需要注意继承层次的公共子类型、虚析构函数等问题。