Виртуальные функции

Виртуальная функция — это функция-член, которую предполагается переопределить в производных классах. При ссылке на объект производного класса с помощью указателя или ссылки на базовый класс можно вызвать виртуальную функцию для этого объекта и выполнить версию функции производного класса.

Виртуальные функции обеспечивают вызов соответствующей функции для объекта независимо от выражения, используемого для вызова функции.

Предположим, базовый класс содержит функцию, объявленную как виртуальную , и производный класс определяет ту же функцию. Функция производного класса вызывается для объектов производного класса, даже если она вызывается с помощью указателя или ссылки на базовый класс. В следующем примере показан базовый класс, который предоставляет реализацию функции PrintBalance и два производных класса.

// deriv_VirtualFunctions.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;

class Account {
public:
   Account( double d ) { _balance = d; }
   virtual ~Account() {}
   virtual double GetBalance() { return _balance; }
   virtual void PrintBalance() { cerr << "Error. Balance not available for base type." << endl; }
private:
    double _balance;
};

class CheckingAccount : public Account {
public:
   CheckingAccount(double d) : Account(d) {}
   void PrintBalance() { cout << "Checking account balance: " << GetBalance() << endl; }
};

class SavingsAccount : public Account {
public:
   SavingsAccount(double d) : Account(d) {}
   void PrintBalance() { cout << "Savings account balance: " << GetBalance(); }
};

int main() {
   // Create objects of type CheckingAccount and SavingsAccount.
   CheckingAccount checking( 100.00 );
   SavingsAccount  savings( 1000.00 );

   // Call PrintBalance using a pointer to Account.
   Account *pAccount = &checking;
   pAccount->PrintBalance();

   // Call PrintBalance using a pointer to Account.
   pAccount = &savings;
   pAccount->PrintBalance();
}

В предыдущем примере вызовы PrintBalance идентичны за исключением тех, на которые указывает объект pAccount. Поскольку функция PrintBalance виртуальная, вызывается версия функции, определенная для каждого объекта. Функция PrintBalance в производных классах CheckingAccount и SavingsAccount переопределяет функцию в базовом классе Account.

Если объявлен класс, который не предоставляет переопределяющую реализацию функции PrintBalance, используется реализация по умолчанию из базового класса Account.

Функции в производных классах переопределяют виртуальные функции в базовых классах, только если их тип совпадает. Функция в производном классе не может отличаться от виртуальной функции в базовом классе только возвращаемым типом; список аргументов также должен отличаться.

При вызове функции с помощью указателей или ссылок применяются следующие правила.

• Вызов виртуальной функции разрешается в соответствии с базовым типом объекта, для которого она вызывается.

• Вызов невиртуальной функции разрешается в соответствии с типом указателя или ссылки.

В следующем примере показано поведение виртуальной и невиртуальной функций при вызове с помощью указателей.

// deriv_VirtualFunctions2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
   virtual void NameOf();   // Virtual function.
   void InvokingClass();   // Nonvirtual function.
};

// Implement the two functions.
void Base::NameOf() {
   cout << "Base::NameOf\n";
}

void Base::InvokingClass() {
   cout << "Invoked by Base\n";
}

class Derived : public Base {
public:
   void NameOf();   // Virtual function.
   void InvokingClass();   // Nonvirtual function.
};

// Implement the two functions.
void Derived::NameOf() {
   cout << "Derived::NameOf\n";
}

void Derived::InvokingClass() {
   cout << "Invoked by Derived\n";
}

int main() {
   // Declare an object of type Derived.
   Derived aDerived;

   // Declare two pointers, one of type Derived * and the other
   //  of type Base *, and initialize them to point to aDerived.
   Derived *pDerived = &aDerived;
   Base    *pBase    = &aDerived;

   // Call the functions.
   pBase->NameOf();           // Call virtual function.
   pBase->InvokingClass();    // Call nonvirtual function.
   pDerived->NameOf();        // Call virtual function.
   pDerived->InvokingClass(); // Call nonvirtual function.
}

Derived::NameOf
Invoked by Base
Derived::NameOf
Invoked by Derived

Обратите внимание, что независимо от того, вызывается ли функция NameOf с помощью указателя на Base или указателя на Derived, вызывается функция для Derived. Вызывается функция для Derived, поскольку NameOf является виртуальной функцией, и pBase и pDerived указывают на объект типа Derived.

Так как виртуальные функции вызываются только для объектов типов классов, нельзя объявлять глобальные или статические функции как virtual.

virtual Ключевое слово можно использовать при объявлении переопределяющих функций в производном классе, но не требуется; переопределения виртуальных функций всегда являются виртуальными.

Виртуальные функции в базовом классе должны быть определены, если они не объявлены с помощью чистого описателя. (Дополнительные сведения о чистых виртуальных функциях см. в разделе Абстрактные классы.)

Механизм вызова виртуальных функций можно подавить, явно указав имя функции с помощью оператора разрешения области действия (::). Рассмотрим предыдущий пример с классом Account. Для вызова PrintBalance в базовом классе используйте следующий код.

CheckingAccount *pChecking = new CheckingAccount( 100.00 );

pChecking->Account::PrintBalance();  //  Explicit qualification.

Account *pAccount = pChecking;  // Call Account::PrintBalance

pAccount->Account::PrintBalance();   //  Explicit qualification.

Оба вызова PrintBalance в предыдущем примере подавляют механизм вызова виртуальных функций.