一、虚函数

前面已经简单介绍过虚函数了，这里再稍微带下：虚函数就是那些被声明为virtual，并在派生类中重新定义的成员函数。

1.1、虚函数的作用

虚函数让派生类可以对基类中的函数进行动态覆盖，是实现c++多态性的一大工程

1.2、虚函数是怎么实现的

虚函数的实现是依赖虚拟表。用比较通俗的话解释，就是有一个隐藏的指向基类的指针，我们称为vptr，vptr在创建类实例时自动设置，以便指向该类的虚拟表。这里需要特别注意的是：vptr是一个真正的指针，这代表它会占一个指针大小的内存，也意味着vptr会被派生类继承。 而虚拟表中，原理是一个静态数组，保存着一个虚函数对应的其他实例的地址。

虚拟表的实现原理：如果你创建一个类，并且类中有定义了虚函数，那么编译器编译的时候就会生成该类的虚函数表，并且为它分配指针，而虚函数表的大小，取决于你定义了多少个虚函数，定义得越多，占用内存越大。不管是基类还是派生类，每个类都有一个虚函数表，并且这个虚函数表中指向的函数都是自己类的函数位置。对于派生类来说，会复制一份基类的虚函数表，如果其中某个虚函数重写了，则会使用新的地址替换旧地址。

1.3、虚函数传参

先看看下面例子

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#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
  virtual void fun(int x = 10) { cout << "Base::fun(), x = " << x << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
  virtual void fun(int x = 20) { cout << "Derived::fun(), x = " << x << endl; }
};

int main() {
  Derived d1;//定义派生类
  Base *bp = &d1;//定义一个Base类型的指针，然后指向Derived
  bp->fun(); // 结果输出为10
  return 0;
}


默认参数是静态绑定的，虚函数的是动态绑定的，所以调用的是派生类的fun，但是打印出来的值是基类上fun的参数值

  • 在 main() 中，bp 是 Base* 类型的指针，尽管它指向的是 Derived 类型的对象，但它的静态类型是 Base*。
  • 因此，编译器会使用 Base::fun() 的默认参数，而不是 Derived::fun() 的默认参数。编译器选择 Base::fun() 时，默认参数 x = 10 会被采用。

1.4、虚函数与其他函数的关系

1.4.1、静态函数可以声明为虚函数吗？

不行
之所以虚函数不可以为static函数，是因为虚函数可以实现多态性，也就是同一个函数可能有不同的实现，这个是在调用时才决定调用哪个类的函数，但是如果定义为static，那么在调用类的时候就已经分配好内存了，无论怎么调用都是调用的同一个函数

1.4.2、构造函数可以是虚函数吗？

不行
构造函数不可以声明为虚函数。同时除了inline和explicit之外，构造函数不允许使用其它任何关键字。
如果类中有虚函数，那么编译器会在构造函数中添加代码来创建vptr。如果构造函数时虚的，那么它也需要vptr来访问vtable，可这个时候vptr还没有产生。

1.4.3、析构函数可以是虚函数吗？

可以
析构函数可以声明为虚函数。甚至可以说，析构函数最好都定义为虚函数。如果我们需要删除一个指向派生类的基类指针时，应该把析构函数声明为虚函数。事实上，只要一个类有可能会被其他类继承，就应该声明虚析构函数。为什么？？
先看下面这个例子来帮助理解

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#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
  ~Base() {
    cout << "Base destroyed" << endl;
  }
};

class Derived : public Base {
public:
  ~Derived() {
    cout << "Derived destoyed" << endl;
  }
};

int main() {
  Base *bp = new Derived; 
  delete bp; //使用基类指针删除派生类对象
}

输入结果如下：只调用到了基类的析构函数去释放资源，而没有调用派生类的析构函数
Base destroyed

只有将基类的析构函数定位为虚函数，才可以同时调用到基类和派生类的析构函数。

这里衍生出一个题外话：那为什么默认的析构函数并没有定义为虚函数呢？
前面我们已经介绍过，一个类有虚函数时，在构造函数中会生成一个vptr指针和vtable，而vptr的一个真实存在的指针类型，会占用内存，如果默认析构函数就定义为虚函数，会造成额外的内存损耗。

1.4.4、友元函数可以是虚函数吗？

不行
因为友元函数不属于类函数，只有类函数才可以为虚函数。