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C++如何实现多态和虚函数_C++继承与虚函数的多态实现方法

发布时间:2025-11-09

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多态通过虚函数实现,允许基类指针调用派生类函数。1. 基类中声明virtual函数;2. 派生类重写该函数;3. 用基类指针指向派生类对象并调用虚函数,实现运行时动态绑定。示例中Animal类的speak()为虚函数,Dog和Cat类重写speak(),通过Animal指针调用时输出各自声音。若未使用virtual,则调用基类函数,无法实现多态。含纯虚函数的类为抽象类,如Shape的draw()=0,不能实例化,子类必须实现纯虚函数。此外,基类析构函数应设为virtual,防止资源泄漏。

在C++中,多态是面向对象编程的核心特性之一,它允许使用基类指针或引用调用派生类的函数。这种行为通过虚函数(virtual function)和继承机制实现。下面介绍如何通过继承与虚函数实现多态。

什么是多态

多态指的是同一接口表现出不同行为的能力。在C++中,主要体现为:通过基类的指针或引用调用一个虚函数时,程序会根据对象的实际类型决定调用哪个版本的函数——即运行时动态绑定。

虚函数的定义与使用

要在C++中启用多态,必须在基类中将希望被重写的函数声明为virtual。当派生类重写该函数后,通过基类指针调用时就会触发动态绑定。

示例代码:

#include 
using namespace std;

class Animal { public: virtual void speak() { cout << "Animal speaks." << 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; } };

在这个例子中,speak() 被声明为虚函数。Dog 和 Cat 类分别提供了自己的实现。

通过基类指针实现多态调用

创建派生类对象,并用基类指针指向它们,调用 speak() 时会自动执行对应类型的版本。

int main() {
    Animal* a1 = new Dog();
    Animal* a2 = new Cat();
a1-youjiankuohaophpcnspeak();  // 输出: Dog barks.
a2-youjiankuohaophpcnspeak();  // 输出: Cat meows.

delete a1;
delete a2;
return 0;

}

如果没有使用 virtual,则调用的是基类的函数版本,无法实现多态。

纯虚函数与抽象类

有时我们希望基类不提供具体实现,只作为接口规范。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,只能被继承。派生类必须实现所有纯虚函数,否则仍是抽象类。

基本上就这些。只要掌握虚函数的声明、重写以及基类指针的使用,就能在C++中灵活运用多态机制。注意别忘了析构函数也应设为虚函数,以防资源泄漏。

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