C++ 中虚函数的声明与定义

2019年2月12日20:32:57 发表评论浏览:91

多态(Polymorphism)是面向对象程序设计最重要的特性之一。C++ 通过结合虚函数和指针(引用)来实现多态。作为 C++ 用户,你当然知道如何将虚函数和指针(引用)结合起来以实现多态。但在这些概念之间,可能还存在些许模糊地带。例如说,你有思考过下面这个问题吗?

纯虚函数能有实现吗?

此篇讨论 C++ 中虚函数的声明与定义。

直接回答问题

能!纯虚函数可以有定义,并且有时我们必须给出纯虚函数的定义。不过有一点需要注意:和其它成员函数不同,纯虚函数的定义必须实现在类定义之外。(见下例)

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struct Abstract {
virtual void f() = 0; // pure virtual
~Abstract() {
// f(); // undefined behavior
Abstract::f(); // OK: non-virtual call
}
};

// definition of the pure virtual function
void Abstract::f() { std::cout << "A::f()\n"; }

struct Concrete : Abstract {
void f() override {
Abstract::f(); // OK: calls pure virtual function
}
~Concrete() {
f(); // OK: calls Concrete::f()
}
};

虚成员函数

我们首先来看看关于虚成员函数生命和定义的一些规则。根据 C++ 标准,虚成员函数应在类定义中生命,且必须有定义(实现)。注意,在类定义外实现虚成员函数时,不能再加 virtual 关键字。

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struct Foo {
virtual void foo() { // declare and define at the same time, inside the class definition.
std::cout << "Foo::foo()" << std::endl;
}
};

struct Bar {
virtual void bar();
};

void Bar::bar() {
std::cout << "Bar::bar()" << std::endl;
}

不过,C++ 标准没有要求必须在编译期对这条规则进行诊断。也就是说,如果没有给出虚成员函数的实现,编译器可能不会报错。不过,链接器可能会提示引用了未定义的符号这样的错误。

纯虚成员函数

纯虚函数使类成为「抽象类」。具体来说,我们不能创建抽象类类型的对象,也不能将其作为函数的参数类型、返回类型,也不能作为显式类型转换的目标类型。

因此,我们永远不会有机会调用抽象类中的徐成员函数。另一方面,纯虚函数必然会在派生类中被复写。因此,在大多数情况下,纯虚函数的实现是没什么用处的。也因此,我们可以将一个成员函数声明为纯虚的,但是不给它的定义。

也就是说,对于纯虚函数,我们可以:

  • 在类定义中声明纯虚函数,并且不给实现;
  • 在类定义中声明纯虚函数,并且在类定义之外给出实现。

不过,这里有两处例外:

  1. 对于纯虚析构函数,必须提供实现。
  2. 派生类中的成员函数可以调用抽象类中的纯虚函数,但必须加上抽象类的限定符(Base::some_pure_virtual_function())。

在这两种情况下,提供纯虚函数的定义是有意义的——也必须提供。

原文链接:https://liam.page/2019/01/13/virtual-member-function-declaration-and-definition-in-Cxx/

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