虚函数与重载函数的关系

2023年12月11日发(作者：满怀信心)

-

虚函数与重载函数的关系

在 C++ 中，一种方法或者说技术学得越多，就越难理解，同时也有许多术语是很相似或者重叠的。在这些术语中，虚函数和重载函数也是常常让许多程序员感到困惑的两个概念。本文将从两者的定义、应用、使用的区别等方面详细探讨它们之间的关系。

一、虚函数的定义和应用

虚函数是在一个基类中定义的函数，它被声明为虚拟的，这意味着该函数的行为可以在一个派生类中通过重定义发生改变。当您在派生类中重新定义虚函数时，Compiler 会注意到您的赋值，自动进行 V-table 查找和调用相应的函数。请注意，这并不一定反映了您所看到的所有的调用的动态行为。 子类可以改变虚函数的行为，但不会影响父类中该函数的行为。这样做的一个好处是，我们可以使用父类指针指向其子类的对象，然后在调用该虚函数时，编译器可以跟踪该子类的实际类型，从而执行相应的函数调用。这使得我们可以通过指针来访问整个类层次结构的成员，从而实现多态性。

例如，请看以下的一个简单的程序，其中只包含一个简单的基类 Animal：

``` #include using namespace std; class Animal { public: virtual void speak()

{ cout << "This is an animal!" << endl; } };

class Dog: public Animal { public: void

speak() { cout << "This is a dog!" <<

endl; } };

int main() { Animal* animal1 = new Animal();

Animal* animal2 = new Dog(); animal1->speak();

animal2->speak(); return 0; } ```

Output

``` This is an animal! This is a dog! ```

可以看到，在基类 Animal 中定义了一个虚函数

speak，其中输出的是一句话“This is an animal!”。在派生类 Dog 中也定义了同样一个函数，只是输出的语句改为了“This is a dog!”当我们在 main 函数中定义了两个 Animal 类对象，其中一个是Animal类型的，一是Dog类型的，并分别用它们的指针调用 speak 函数时，我们会发现输出的结果不同。这就是因为在派生类中重新定义了虚函数，改变了其行为。

二、重载函数的定义和应用

跟虚函数不同，重载函数只是函数名相同，而函数的参数列表不同，它们由一个单独的对象或函数的一组参数定义。函数重载主要目的是实现一种类似多态的效果，允许您对函数调用进行不同的处理。当您使用函数重载时，可以使用相同的名称定义不同的函数，而不必使用不同的名称。因此，重载函数有时也被称为同名函数。

例如，请看以下一个简单的程序：

``` #include using namespace std;

void print(int i) { cout << "This is an

integer: " << i << endl; }

void print(double f) { cout << "This is a

float: " << f << endl; }

void print(char* c) { cout << "This is a

character: " << c << endl; }

int main() { int a = 100; double b = 56.89;

char* c = "Hello C++!"; print(a); print(b);

print(c); return 0; } ```

Output

``` This is an integer: 100 This is a float:

56.89 This is a character: Hello C++! ```

可以看到，三个函数都被定义为 print，其名称相同，但参数不同。在主函数中调用三个不同的函数，并输出三种不同的数据类型。

三、虚函数和重载函数的区别 虚函数和重载函数都以多态的观点来考虑函数，但它们是有着一些不同的使用方法和应用场景的。虚函数和重载函数的区别主要有以下几点：

1.定义和用法不同

虚函数必须在基类中声明，由派生类重新定义，然后使用动态绑定在运行时调用派生类中的函数。而重载函数是用相同的名称定义的，它们接收不同的参数，然后在编译时静态绑定。

2.处理方式不同

虚函数需要使用函数的形式来支持多态，因为它们可以直接在程序运行期间考虑使用的函数的实际类型。当使用指向基类的指针来调用虚函数时，编译器会跟踪该对象的实际类型并使用其指定的实现。对于重载函数，这不起作用，因为它们使用的是静态绑定，因此，要么实现的参数类型必须与调用时提供的参数类型完全匹配，要么显式地进行类型转换。

3.使用场景不同

虚函数是用于多态，当想要在具有继承关系的类中实现相同的函数时，使用虚函数更为合适。而重载函数在不同情况下处理不同的数据类型，或者在相似情况下需要不同的参数类型时使用，更加合适。

四、总结 虽然两种不同的函数处理多态的方式不同，但它们基本上都支持相同的目标：实现多态。虚函数主要用于实现基于指针的运行时多态，而重载函数适用于实现编译时的多态。在实际的编程中，我们应该选择正确的函数类型来满足我们的需求。在一般情况下，当想让代码更具可读性、易维护性、强兼容性和可重用性的时候，我们应该优先使用虚函数实现多态；当想解决函数语义的歧义时，我们可以考虑实现函数重载。那么，到底选择哪种方式实现多态，就需要根据具体的业务需求和实际情况进行选择。

-