C++之普通成員函數、虛函數以及純虛函數的區別與用法要點

2020-05-23 14:17:41

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本篇文章主要介紹了C++中的普通成員函數、虛函數以及純虛函數,非常的詳細，有需要的朋友可以參考下

普通成員函數是靜態編譯的，沒有運行時多態，只會根據指針或引用的“字面值”類對象，調用自己的普通函數;虛函數為了重載和多態的需要，在基類中定義的，即便定義為空;純虛函數是在基類中聲明的虛函數，它可以再基類中有定義，且派生類必須定義自己的實現方法。

假設我們有三個類Person、Teacher、Student它們之間的關系如下：

類的關系圖

普通成員函數

【Demo1】

根據這個類圖，我們有下面的代碼實現

#ifndef __OBJEDT_H__

#define __OBJEDT_H__

#include <string>

#include <iostream>

class Person

{

public:

Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)

{

}

void ShowInfo()

{

cout << "姓名：" << m_name << endl;

cout << "年齡：" << m_age << endl;

}

protected:

string m_name; //姓名

int m_age; //年齡

};

class Teacher : public Person

{

public:

Teacher(const string& name, int age, const string& title)

: Person(name, age), m_title(title)

{

}

void ShowInfo()

{

cout << "姓名：" << m_name << endl;

cout << "年齡：" << m_age << endl;

cout << "職稱：" << m_title << endl;

}

private:

string m_title; //職稱

};

class Student : public Person

{

public:

Student(const string& name, int age, int studyId)

: Person(name, age), m_studyId(studyId)

{

}

void ShowInfo()

{

cout << "姓名：" << m_name << endl;

cout << "年齡：" << m_age << endl;

cout << "學號：" << m_studyId << endl;

}

private:

int m_studyId; //學號

};

#endif //__OBJEDT_H__

測試代碼：

void test()

{

Person* pPerson = new Person("張三", 22);

Teacher* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");

Student* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);

pPerson->ShowInfo();

cout << endl;

pTeacher->ShowInfo();

cout << endl;

pStudent->ShowInfo();

cout << endl;

delete pPerson;

delete pTeacher;

delete pStudent;

}

結果：

姓名：張三

年齡：22

姓名：李四

年齡：35

職稱：副教授

姓名：王五

年齡：18

學號：20151653

說明：

這里的ShowInfo就是一個普通的函數。pPerson、pTeacher和pStudent三個對象調用ShowInfo分別展示自己的信息。

我們知道：父類的指針是可以指向子類的對象的。我們把上面的測試代碼稍微改一下：

【Demo2】

void test()

{

Person* pPerson = new Person("張三", 22);

Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");

Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);

pPerson->ShowInfo();

cout << endl;

pTeacher->ShowInfo();

cout << endl;

pStudent->ShowInfo();

cout << endl;

delete pPerson;

delete pTeacher;

delete pStudent;

}

結果：

姓名：張三

年齡：22

姓名：李四

年齡：35

姓名：王五

年齡：18

這時，pTeacher和pStudent只輸出了姓名和年齡，并沒有輸出子類所具有的特性(職稱和學號)。這應該不是你期望的結果，你可能期望pTeacher和pStudent輸出老師和學生的完整信息，這時就需要用虛函數。

虛函數

我們把Person中的ShowInfo成員改成虛函數(在前面加上virtual)，代碼如下：

【Demo3】

class Person

{

public:

Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)

{

}

virtual void ShowInfo()

{

cout << "姓名：" << m_name << endl;

cout << "年齡：" << m_age << endl;

}

protected:

string m_name; //姓名

int m_age; //年齡

};

在執行上面【Demo2】中的測試代碼，得到我們想到的結果：

姓名：張三

年齡：22

姓名：李四

年齡：35

職稱：副教授

姓名：王五

年齡：18

學號：20151653

虛函數用法要點：

虛函數的聲明方式：virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 參數列表);

虛函數作用：現實C++中的多態，進行動態綁定(父類指針可指向子類的對象)，直到運行時才知道要調用哪個版本(哪個類定義)的函數;

我們必要對虛函數進行定義;

一旦父類的成員函數聲明virtual，其子類的函數不管有沒有聲明為virtual，都是虛函數;

如果虛函數使用默認實參，父類和子類定義的默認實參最好一致。

【Demo4】:針對第4點說明：

class Person

{

public:

Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)

{

}

virtual void ShowInfo()

{

cout << "姓名：" << m_name << endl;

cout << "年齡：" << m_age << endl;

}

string GetName(); //正確，普通函數如果不被使用，可以只有聲明沒有定義

virtual int GetAge(); //錯誤，虛函數必須要有定義，即使是一個空實現,因為編譯器無法確定會使用哪個函數

protected:

string m_name; //姓名

int m_age; //年齡

};

【Demo5】:針對第5點進行說明：

設計我們的類如下定義。

class Person

{

public:

virtual void SetAge(int age = 0)

{

m_age = age;

}

//... 省略

};

class Teacher : public Person

{

public:

virtual void SetAge(int age = 1)

{

m_age = age;

}

//... 省略

};

class Student : public Person

{

public:

virtual void SetAge(int age = 2)

{

m_age = age;

}

//... 省略

};

測試1：

void test()

{

Person* pPerson = new Person("張三", 22);

Teacher* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");

Student* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);

pPerson->SetAge();

pTeacher->SetAge();

pStudent->SetAge();

pPerson->ShowInfo();

cout << endl;

pTeacher->ShowInfo();

cout << endl;

pStudent->ShowInfo();

cout << endl;

delete pPerson;

delete pTeacher;

delete pStudent;

}

結果：

姓名：張三

年齡：0

姓名：李四

年齡：1

職稱：副教授

姓名：王五

年齡：2

學號：20151653

測試2：

void test()

{

Person* pPerson = new Person("張三", 22);

Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");

Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);

pPerson->SetAge();

pTeacher->SetAge();

pStudent->SetAge();

pPerson->ShowInfo();

cout << endl;

pTeacher->ShowInfo();

cout << endl;

pStudent->ShowInfo();

cout << endl;

delete pPerson;

delete pTeacher;

delete pStudent;

}

結果：

姓名：張三

年齡：0

姓名：李四

年齡：0

職稱：副教授

姓名：王五

年齡：0

學號：20151653

純虛函數

在上面的例子中，我們假設所有的人都要工作，但不同的人工作的方式不同。于是我們就要強制要求繼承自Person的子類都要有工作的方法，這就需要純虛函數。定義如下：

【Demo6】

class Person

{

public:

//... 省略

virtual void DoWork() = 0;

//... 省略

};

但此時我們編譯

Person* pPerson = new Person("張三", 22);

這句話時會報錯:error C2259: ‘Person' : cannot instantiate abstract class

這是因為我們并沒有為Person實現DoWork方法，而包含純虛函數的類是一個抽象的類，抽象類不能被實例化。

于是我們在子類中對它實現如下：

【Demo7】

class Teacher : public Person

{

public:

//... 省略

virtual void DoWork()

{

cout << "教書..." << endl;

}

//... 省略

};

class Student : public Person

{

public:

//... 省略

virtual void DoWork()

{

cout << "學習..." << endl;

}

//... 省略

};

沒用DoWork方法:

void test()

{

Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");

Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);

pTeacher->DoWork();

cout << endl;

pStudent->DoWork();

cout << endl;

delete pTeacher;

delete pStudent;

}