虚函数必须在基类中用virtual显式声明,否则派生类同名函数仅隐藏而非重写;构造函数不能为虚,析构函数应声明为virtual;静态成员、友元、内联函数不可为虚;重写需签名完全一致,C++11起推荐使用override关键字;含虚函数的类有vtable和vptr,调用开销略大;纯虚函数使类成抽象类,不可实例化,但可提供定义;构造/析构中调用虚函数将调用当前类版本;虚函数安全前提为对象生命周期有效且类型完整。

虚函数必须在基类中用 virtual 显式声明
不加 virtual 的成员函数,即使派生类里写了同名同参函数,也只会发生隐藏(hiding),不会触发动态绑定。编译器只看指针/引用的静态类型,调用哪个函数在编译期就定死了。
关键点:
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virtual只需在基类声明处写一次,派生类重写时加不加都可(但建议加上,提高可读性) - 构造函数不能是虚函数;析构函数应尽量声明为
virtual,否则通过基类指针 delete 派生类对象会引发未定义行为 - 静态成员函数、友元函数、内联函数(
inline)不能是虚函数
重写(override)要满足签名完全一致
函数名、参数类型、const 限定符、引用限定符(& / &&)都必须和基类虚函数严格匹配,否则会被视为新函数,而非重写。
常见错误:
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- 基类函数返回
Base*,派生类返回Derived*—— 这是协变返回类型,允许;但若返回int和double就不匹配 - 基类函数是
void func() const,派生类写成void func()(缺const)→ 编译器认为是重载,不是重写 - C++11 起推荐在派生类函数后加
override关键字,让编译器帮你检查是否真能重写
虚函数表(vtable)和动态绑定的实际开销
每个含虚函数的类编译时生成一张虚函数表(vtable),对象内存布局开头隐含一个指向该表的指针(vptr)。调用虚函数时,实际走的是“查表 → 取函数地址 → 调用”的流程,比普通函数调用多一次间接寻址。
影响与注意:
- 虚函数调用无法被内联(除非编译器做 devirtualization 优化,但不可依赖)
- 对象大小会增加(通常一个指针宽度,如 8 字节 on x64)
- 虚函数表本身不占对象空间,但每个类只有一份,存在 .rodata 段
- 多重继承或虚继承会让 vtable 更复杂,
vptr可能不止一个
纯虚函数与抽象类:强制接口契约
把虚函数声明为 = 0,即构成纯虚函数,含纯虚函数的类成为抽象类,不能实例化。
class Shape {
public:
virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
virtual ~Shape() = default;
};
派生类必须实现所有纯虚函数,否则自身也是抽象类。这不是语法糖,而是 C++ 强制多态接口落地的机制。
注意:
- 纯虚函数可以有定义(比如提供默认逻辑),但必须在类外实现,且只能被派生类显式调用(
Derived::Base::func()) - 抽象类的析构函数仍应为
virtual,哪怕它是纯虚的(virtual ~Shape() = 0;),否则无法安全 delete - 不要在构造/析构函数中调用虚函数——此时虚函数表尚未完全初始化或已销毁,调用的是当前正在构造/析构的类的版本,不是最终派生类的重写版










