作者：陶寧,華清遠(yuǎn)見嵌入式學(xué)院上海中心講師。

虛函數(shù)是在類中被聲明為virtual的成員函數(shù)，當(dāng)編譯器看到通過指針或引用調(diào)用此類函數(shù)時，對其執(zhí)行晚綁定，即通過指針（或引用）指向的類的類型信息來決定該函數(shù)是哪個類的。通常此類指針或引用都聲明為基類的，它可以指向基類或派生類的對象。

多態(tài)指同一個方法根據(jù)其所屬的不同對象可以有不同的行為。

下面來看一個例子：

程序運(yùn)行輸出結(jié)果： 8, 12

為什么Base 對象的大小是８個字節(jié)而不是４個字節(jié)，為什么Ｄerived 對象的大小是12個字節(jié)而不是8個字節(jié)，多出來的４個字節(jié)做什么用呢？和多態(tài)的實(shí)現(xiàn)有什么關(guān)系？

每一個有虛函數(shù)的類（或有虛函數(shù)的類的派生類）都有一個虛函數(shù)表，該類的任何對象中都放著虛函數(shù)表的指針。虛函數(shù)表中列出了該類的虛函數(shù)地址。多出來的4個字節(jié)就是用來放虛函數(shù)表的地址的。

每當(dāng)創(chuàng)建一個包含虛函數(shù)的類或者從一個有虛函數(shù)的基類中派生一個類時，編譯器就為這個類創(chuàng)建一個VTABLE，在這個表中，放置了在這個類中或它的基類中所有聲明為virtual的虛函數(shù)的地址。然后編譯器在這個類中放置VPTR指向相應(yīng)的VTABLE。VPTR必須在構(gòu)造函數(shù)中被初始化，在VPTR初始化之前，絕對不能調(diào)用虛函數(shù)。所有的基類對象或者從基類派生出的對象的VPTR都在各自對象的相同位置。所有的VTABLE有相同的順序，不管何種類型的對象。

C++的函數(shù)調(diào)用與C一樣，都是從右向左進(jìn)棧的，其間，對象的首地址也即this指針的值被壓入棧，正因?yàn)檎{(diào)用每個成員函數(shù)時this都必須作為參數(shù)壓進(jìn)棧，所以成員函數(shù)知道它工作在哪個特殊對象上。這樣，我們總能看到，在成員函數(shù)調(diào)用之前壓棧的次數(shù)等于參數(shù)個數(shù)加一（除了static成員函數(shù)，它沒有this）。

純虛函數(shù) ：

抽象類就是在類的聲明前面加上virtual關(guān)鍵字，為了防止誤用抽象類，可以在抽象類中定義純虛函數(shù)，例如virtual void x()=0；

這樣做，等于告訴編譯器在VTABLE中為函數(shù)保留一個間隔，但在這個特定間隔不放地址，只要有一個純虛函數(shù)，則VTABLE就是不完全的，包含純虛函數(shù)的類稱為純抽象基類。

虛函數(shù)是C++中用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)(polymorphism)的機(jī)制。核心理念就是通過基類訪問派生類定義的函數(shù)。假設(shè)我們有下面的類層次：

那么，在使用的時候，我們可以：

A * a = new B();

a->foo(); // 在這里，a雖然是指向A的指針，但是被調(diào)用的函數(shù)(foo)卻是B的!

這個例子是虛函數(shù)的一個典型應(yīng)用，通過這個例子，也許你就對虛函數(shù)有了一些概念。它虛就虛在所謂“推遲聯(lián)編”或者“動態(tài)聯(lián)編”上，一個類函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時刻被確定的，而是在運(yùn)行時刻被確定的。由于編寫代碼的時候并不能確定被調(diào)用的是基類的函數(shù)還是哪個派生類的函數(shù)，所以被成為“虛”函數(shù)。

如下聲明表示一個函數(shù)為純虛函數(shù)：

class A

{

public:

virtual void foo()=0; // =0標(biāo)志一個虛函數(shù)為純虛函數(shù)

};

一個函數(shù)聲明為純虛后，純虛函數(shù)的意思是：我是一個抽象類！不要把我實(shí)例化！純虛函數(shù)用來規(guī)范派生類的行為，實(shí)際上就是所謂的“接口”。它告訴使用者，我的派生類都會有這個函數(shù)。

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