Das Geheimnis der virtuellen C++-Funktionen gelüftet

Virtuelle Funktionen verwenden dynamische Bindung, um die Funktion zu bestimmen, die zur Laufzeit aufgerufen werden soll, um Polymorphismus zu erreichen. Zu seinen Vorteilen gehören Skalierbarkeit und Wiederverwendbarkeit, es bringt aber auch Mehraufwand und Komplexität mit sich. Virtuelle Funktionen werden häufig verwendet, um Methoden verschiedener Objekttypen auf einheitliche Weise zu implementieren.

Das Geheimnis der virtuellen C++-Funktionen gelüftet

Virtuelle Funktionen sind ein leistungsstarkes Werkzeug in C++, mit dem Sie Methoden erstellen können, die von abgeleiteten Klassen überschrieben werden können. Das bedeutet, dass Sie Basisklassencode schreiben und ihn dann in den abgeleiteten Klassen nach Bedarf anpassen können.

Wie virtuelle Funktionen funktionieren

Virtuelle Funktionen verwenden eine Technik namens dynamische Bindung (auch als späte Bindung bekannt). Im Gegensatz zur statischen Bindung (auch als frühe Bindung bekannt), die die aufzurufende Funktion zur Kompilierungszeit bestimmt, wird die dynamische Bindung zur Laufzeit bestimmt.

Das bedeutet, dass der Compiler beim Aufruf einer virtuellen Funktion einen Zeiger auf die virtuelle Funktionstabelle generiert. Diese Tabelle enthält Zeiger auf Funktionen, die von jeder abgeleiteten Klasse implementiert werden. Zur Laufzeit wird dieser Zeiger verwendet, um die aufzurufende Funktion auszuwählen.

Vorteile virtueller Funktionen

Zu den Vorteilen virtueller Funktionen gehören:

• Erweiterbarkeit: Sie können neue Funktionen zu vorhandenem Code hinzufügen, ohne den Basisklassencode ändern zu müssen.
• Wiederverwendbarkeit: Sie können gemeinsamen Code teilen und gleichzeitig abgeleiteten Klassen erlauben, ihr Verhalten anzupassen.
• Polymorphismus: Virtuelle Funktionen sind die Grundlage für die Erzielung von Polymorphismus, sodass Objekte Methoden auf einheitliche Weise aufrufen können, auch wenn es sich um Objekte unterschiedlichen Typs handelt.

Nachteile virtueller Funktionen

Virtuelle Funktionen haben auch einige Nachteile, darunter:

• Aufwand: Das Erstellen und Nachschlagen der virtuellen Funktionstabelle bringt einen gewissen Laufzeitaufwand mit sich.
• Komplexität: Code für virtuelle Funktionen zu verstehen und zu debuggen kann komplex sein.

Praktischer Fall

Betrachten Sie das folgende Beispiel:

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0; // 纯虚函数
    virtual double perimeter() = 0; // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double radius) : _radius(radius) {}
    double area() override { return M_PI * _radius * _radius; }
    double perimeter() override { return 2 * M_PI * _radius; }

private:
    double _radius;
};

class Square : public Shape {
public:
    Square(double side) : _side(side) {}
    double area() override { return _side * _side; }
    double perimeter() override { return 4 * _side; }

private:
    double _side;
};

int main() {
    Shape* shapes[] = { new Circle(5), new Square(3) };

    for (Shape* shape : shapes) {
        std::cout << "Area: " << shape->area() << std::endl;
        std::cout << "Perimeter: " << shape->perimeter() << std::endl;
    }

    delete[] shapes;
    return 0;
}

In diesem Beispiel deklariert die Klasse Shape zwei rein virtuelle Funktionen area() und perimeter ( ). Die abgeleiteten Klassen Circle und Square überschreiben diese Funktionen und stellen spezifische Implementierungen für jede Form bereit. Shape 类声明了两个纯虚函数 area() 和 perimeter()。Circle 和 Square 派生类覆盖了这些函数，为每种形状提供了特定的实现。

main()

Die Funktion main() verwendet dynamische Bindung, um je nach Typ des aktuellen Objekts verschiedene virtuelle Funktionen aufzurufen. Dadurch können wir eine einheitliche Schnittstelle für die Handhabung verschiedener Formen verwenden. 🎜

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