C++ 虚拟函数与对象模型：深入理解面向对象设计

虚拟函数允许子类覆盖基类的函数，实现多态行为。它改变了对象模型，允许子类修改基类方法的实现。实战案例中，shape 基类定义了 draw() 方法，而子类 rectangle 和 circle 覆盖此方法以提供不同的绘制实现。好处包括多态性、代码重用和设计灵活性。需要注意虚拟函数的运行时开销、纯虚函数的强制覆盖以及静态/动态绑定的谨慎使用。

C++ 虚拟函数与对象模型：深入理解面向对象设计

引言
虚拟函数是面向对象编程中的关键概念，它允许子类覆盖基类的函数，实现多态行为。理解虚拟函数及其与对象模型的关系对于掌握面向对象设计至关重要。

虚拟函数
虚拟函数是在基类中声明并由子类覆盖的成员函数。当调用虚拟函数时，根据实际对象的类型而不是指向该对象的指针的类型，来调用覆盖的函数。这使得子类可以提供自己的实现，而不需要修改基类。

在 C++ 中，通过使用 virtual 关键字声明虚拟函数：

class Base {
public:
    virtual void draw();  // 声明虚拟函数
};

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对象模型
对象模型定义了对象在程序中的布局和行为。对象由数据和方法组成，其中方法是绑定到对象数据上的函数。虚拟函数的引入改变了对象模型，因为它允许子类修改基类方法的实现。

实战案例：图形绘制

考虑一个图形绘制应用程序，其中有 Shape 基类和 Rectangle 和 Circle 子类。Shape 类定义了 draw() 方法，用于绘制形状。子类覆盖 draw() 方法以提供各自的绘制实现。

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 抽象基类，必须覆盖
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    virtual void draw() override {
        // 绘制矩形
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    virtual void draw() override {
        // 绘制圆形
    }
};

// 实例化子类并调用 draw() 函数
Shape* rectangle = new Rectangle();
rectangle->draw();  // 调用 Rectangle 的 draw() 方法

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好处

• 多态性：子类可以实现自己版本的方法，而无需修改基类。
• 代码重用：基类可以提供通用实现，子类可以根据需要进行扩展。
• 设计灵活性：允许在不影响基类的前提下更改子类的行为。

注意事项

• 虚拟函数会产生运行时开销，因此不要过度使用它们。
• 纯虚函数（用 = 0 声明）必须在派生类中覆盖，否则该类将变为抽象类。
• 应小心使用静态绑定和动态绑定（virtual 关键字），以避免对象切片和指针问题。

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