C++之普通成員函數(shù)、虛函數(shù)以及純虛函數(shù)的區(qū)別與用法要點

更新時間：2015年07月21日 17:31:38 作者：luoweifu

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

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

假設(shè)我們有三個類Person、Teacher、Student它們之間的關(guān)系如下：

這里寫圖片描述
類的關(guān)系圖

普通成員函數(shù)

【Demo1】
根據(jù)這個類圖，我們有下面的代碼實現(xiàn)

#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(xué)號：" << m_studyId << endl;
 }

private:
 int m_studyId;  //學(xué)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(jié)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(xué)號：20151653
說明：
這里的ShowInfo就是一個普通的函數(shù)。pPerson、pTeacher和pStudent三個對象調(diào)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(jié)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(xué)號)。這應(yīng)該不是你期望的結(jié)果，你可能期望pTeacher和pStudent輸出老師和學(xué)生的完整信息，這時就需要用虛函數(shù)。

虛函數(shù)

我們把Person中的ShowInfo成員改成虛函數(shù)(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(zhí)行上面【Demo2】中的測試代碼，得到我們想到的結(jié)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(xué)號：20151653
虛函數(shù)用法要點：

虛函數(shù)的聲明方式：virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 參數(shù)列表);
虛函數(shù)作用：現(xiàn)實C++中的多態(tài)，進行動態(tài)綁定(父類指針可指向子類的對象)，直到運行時才知道要調(diào)用哪個版本(哪個類定義)的函數(shù)；
我們必要對虛函數(shù)進行定義；
一旦父類的成員函數(shù)聲明virtual，其子類的函數(shù)不管有沒有聲明為virtual，都是虛函數(shù)；
如果虛函數(shù)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(shù)如果不被使用，可以只有聲明沒有定義
 virtual int GetAge(); //錯誤，虛函數(shù)必須要有定義，即使是一個空實現(xiàn),因為編譯器無法確定會使用哪個函數(shù)


protected:
 string m_name; //姓名
 int m_age; //年齡
};

【Demo5】:針對第5點進行說明：
設(shè)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(jié)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(xué)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(jié)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(xué)號：20151653
純虛函數(shù)

在上面的例子中，我們假設(shè)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(shù)。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(xiàn)DoWork方法，而包含純虛函數(shù)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(xiàn)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(xué)習(xí)..." << 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;
}

結(jié)果：

教書…

學(xué)習(xí)…
純虛函數(shù)用法要點：