C++仮想関数の秘密が明らかに

仮想関数は、動的バインディングを使用して実行時に呼び出される関数を決定し、ポリモーフィズムを実現します。その利点にはスケーラビリティと再利用性が含まれますが、オーバーヘッドと複雑さも生じます。仮想関数は、さまざまなタイプのオブジェクトのメソッドを統一された方法で実装するためによく使用されます。

C 仮想関数の秘密が明らかに

仮想関数は、派生クラスによってオーバーライドできるメソッドを作成できる C の強力なツールです。これは、基本クラスのコードを作成し、必要に応じて派生クラスでそれをカスタマイズできることを意味します。

仮想関数の仕組み

仮想関数は、動的バインディング (遅延バインディングとも呼ばれる) と呼ばれるテクノロジーを使用します。コンパイル時に呼び出される関数を決定する静的バインディング (アーリー バインディングとも呼ばれます) とは異なり、動的バインディングは実行時に決定されます。

これは、仮想関数を呼び出すと、コンパイラが仮想関数テーブルへのポインタを生成することを意味します。このテーブルには、各派生クラスによって実装された関数へのポインターが含まれています。実行時に、このポインターは呼び出す関数を選択するために使用されます。

仮想関数の利点

仮想関数の利点は次のとおりです:

• 拡張性:既存のコードに新しい機能を追加できます。基本クラスのコードを変更します。
• 再利用性: 共通のコードを共有しながら、派生クラスが動作をカスタマイズできるようにすることができます。
• ポリモーフィズム: 仮想関数はポリモーフィズムを実現するための基礎であるため、オブジェクトが異なる型のオブジェクトであっても、統一された方法でメソッドを呼び出すことができます。

仮想関数の欠点

仮想関数には、次のような欠点もあります。

• ##オーバーヘッド:仮想関数の作成と検索関数テーブル 実行時に多少のオーバーヘッドが生じます。
• 複雑さ: 仮想関数のコードの理解とデバッグは複雑になる場合があります。

実践的なケース

次の例を考えてみましょう:

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;
}

この例では、

Shape クラスは 2 つの純粋仮想関数を宣言します area() と perimeter()。 Circle および Square 派生クラスはこれらの関数をオーバーライドし、各形状に特定の実装を提供します。

main() この関数は動的バインディングを使用して、現在のオブジェクトのタイプに応じてさまざまな仮想関数を呼び出します。これにより、統一されたインターフェイスを使用してさまざまな形状を処理できるようになります。

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