5.介绍一下虚函数，虚函数怎么实现的
🔬 虚函数深度解析：实现原理与应用
🎯 核心概念
虚函数是C++面向对象编程中的核心概念之一，它为实现多态性提供了基础。
📋 虚函数定义
- 虚函数：用
virtual关键字声明的函数，一定是类的成员函数 - 语法：
virtual 返回类型 函数名(参数列表); - 示例：
#include <iostream>using namespace std;class Base {public:virtual void display() {cout << "Base class display" << endl;}};
🔄 实现机制
🔧 虚函数表（V-Table）
虚函数的实现依赖于一个称为虚函数表的数据结构：
- 虚表（V-Table）：存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表
- 虚指针（V-Pointer）：类的对象有一个指向虚表开始的指针
- 关联关系：
- 虚表是和类对应的（每个类一个虚表）
- 虚表指针是和对象对应的（每个对象一个指针）
🔄 多态性机制
- 定义：多态性是一个接口多种实现，是面向对象的核心
- 分类：
- 类的多态性
- 函数的多态性
- 实现：多态用虚函数来实现，结合动态绑定
🔍 动态绑定原理
#include <iostream>using namespace std;
// 示例代码演示动态绑定class Shape {public: virtual void draw() { cout << "Drawing a shape" << endl; }};class Circle : public Shape {public: void draw() override { cout << "Drawing a circle" << endl; }};int main() { Shape* ptr = new Circle(); ptr->draw(); // 调用Circle::draw() - 动态绑定 delete ptr; return 0;}✨ 高级特性
📋 纯虚函数
- 定义：虚函数再加上
= 0 - 语法：
virtual void funcName() = 0; - 特点：只有声明，没有定义
📋 抽象类
- 定义：包括至少一个纯虚函数的类
- 示例：
class AbstractClass {public:virtual void method1() = 0; // 纯虚函数virtual void method2() = 0; // 纯虚函数};
- 限制：抽象基类不能定义对象
- 要求：必须在子类实现纯虚函数，即先有名称，没有内容，在派生类实现内容
📋 核心要点总结
| 特性 | 描述 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 虚函数 | 用virtual关键字声明 | 必须是类的成员函数 |
| 虚表 | 类级别的函数指针数组 | 每个类一个虚表 |
| 虚指针 | 对象中的指针，指向虚表 | 每个对象一个指针 |
| 多态 | 一个接口多种实现 | 结合动态绑定实现 |
| 纯虚函数 | virtual + = 0 | 无具体实现 |
| 抽象类 | 包含纯虚函数的类 | 不能实例化 |
💡 设计模式应用
虚函数是许多设计模式的基础，特别是：
- 策略模式：通过虚函数实现不同的算法
- 模板方法模式：基类定义框架，虚函数提供可变部分
- 工厂模式：通过虚函数实现不同产品的创建
⚡ 性能考量
- 内存开销：每个对象增加虚指针（通常4或8字节）
- 调用开销：需要查表，略慢于普通函数调用
- 缓存友好性：虚函数调用可能影响CPU缓存性能 虚函数机制是C++实现运行时多态的关键技术，理解其底层实现有助于编写更高效、更灵活的面向对象程序。