多态通过虚函数实现动态绑定,允许基类指针调用派生类函数,同一接口产生不同行为。1. 虚函数在基类声明为virtual,派生类重写时通过基类指针或引用在运行时确定调用版本;2. 纯虚函数(=0)定义接口规范,含纯虚函数的类为抽象类,不可实例化,派生类必须实现所有纯虚函数;3. 虚析构函数确保通过基类指针删除派生类对象时正确调用析构顺序,防止资源泄漏。掌握这三点可有效利用C++多态机制。

多态是C++面向对象编程的核心特性之一,它允许通过基类指针或引用调用派生类的函数,实现“同一接口,不同行为”。这一机制的关键在于虚函数(virtual function)的使用。
虚函数与动态绑定
在基类中将函数声明为virtual,表示该函数可以在派生类中被重写。当通过基类指针或引用调用该函数时,程序会在运行时根据对象的实际类型决定调用哪个版本,这就是动态绑定。
例如:
class Animal {
public:
virtual void speak() {
cout << "Animal makes a sound" << endl;
}
};
class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks" << endl;
}
};
class Cat : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Cat meows" << endl;
}
};
// 使用示例
Animal a1 = new Dog();
Animal a2 = new Cat();
a1->speak(); // 输出: Dog barks
a2->speak(); // 输出: Cat meows
如果没有virtual关键字,调用将基于指针类型而非对象实际类型,导致多态失效。
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纯虚函数与抽象类
有时基类不需要提供函数的具体实现,仅作为接口规范。这时可以使用纯虚函数:
class Shape {
public:
virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};
class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
cout << "Drawing a circle" << endl;
}
};
包含纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化。派生类必须实现所有纯虚函数,否则仍是抽象类。
虚析构函数的重要性
当通过基类指针删除派生类对象时,若基类析构函数不是虚函数,可能导致派生部分未被正确释放,引发资源泄漏。
解决方法是将基类析构函数声明为虚函数:
class Base {
public:
virtual ~Base() {
cout << "Base destroyed" << endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
~Derived() {
cout << "Derived destroyed" << endl;
}
};
这样delete基类指针时,会先调用派生类析构函数,再调用基类析构函数,确保完整清理。
基本上就这些。掌握虚函数机制,理解动态绑定的触发条件,注意抽象类的设计和虚析构的使用,就能正确发挥C++多态的优势。










