C++ 虛擬函數的奧秘揭曉

虛函數使用動態綁定在執行時間決定要呼叫的函數，實現多態性。其優點包括可擴展性、可重複使用性，但也會帶來開銷和複雜性。虛擬函數經常用於實作不同類型的物件以統一的方式呼叫方法。

C 虛函數的奧秘揭曉

虛函數是 C 中一個強大的工具，它允許您建立可被衍生類別覆寫的方法。這意味著您可以編寫基類程式碼，然後在衍生類別中根據需要進行自訂。

虛函數的工作原理

虛函數使用稱為動態綁定（也稱為晚期綁定）的技術。與靜態綁定（也稱為早期綁定）不同，靜態綁定在編譯時決定要呼叫的函數，而動態綁定在執行時確定。

這意味著，當您呼叫虛擬函數時，編譯器會產生一個指向虛擬函數表的指標。此表包含指向每個衍生類別實現的函數的指標。運行時，此指標用於選擇要呼叫的函數。

虛擬函數的優點

虛擬函數的優點包括：

• #可擴展性：您可以將新功能，而不必修改基類代碼。
• 可重複使用性：您可以共用通用程式碼，同時仍允許衍生類別自訂行為。
• 多態性：虛擬函數是實現多態性的基礎，因此物件可以以統一的方式呼叫方法，即使它們是不同類型的物件。

虛擬函數的缺點

虛函數也有一些缺點，包括：

• 開銷：建立和尋找虛擬函數表會帶來一定的運行時開銷。
• 複雜性：理解和偵錯虛擬函數的程式碼可能會很複雜。

實戰案例

考慮以下範例：

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;
}

在這個範例中，Shape 類別宣告了兩個純虛函數area() 和perimeter()。 Circle 和 Square 衍生類別覆寫了這些函數，為每種形狀提供了特定的實作。

main() 函數使用動態綁定來呼叫不同的虛擬函數，這取決於目前物件的類型。這允許我們使用統一的介面來處理不同的形狀。

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