Виртуальные функции и вызовы

Виртуальная функция

Виртуальная функция — это функция-член класса, которая может быть переопределена в производных классах. Использование виртуальных функций позволяет реализовать полиморфизм в C++.
Синтаксис: ключевое слово virtual перед объявлением функции в базовом классе.

Основные моменты

Виртуальная функция определяется в базовом классе и может быть переопределена в производных классах.
Если функция переопределяется в производном классе, вызов функции через указатель или ссылку на базовый класс приведет к вызову версии функции из производного класса.

Пример

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void show() {
        cout << "Base class show function called" << endl;
    }
    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        cout << "Derived class show function called" << endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr;
    Derived derivedObj;
    basePtr = &derivedObj;

    // Виртуальный вызов
    basePtr->show(); // Вывод: Derived class show function called

    return 0;
}

Виртуальные вызовы

Виртуальные вызовы происходят, когда виртуальная функция вызывается через указатель или ссылку на базовый класс. В зависимости от фактического типа объекта, на который указывает указатель (или ссылку), вызывается соответствующая версия функции.
Это позволяет динамически определять, какая версия функции должна быть вызвана во время выполнения программы, а не во время компиляции.

Основные моменты

Виртуальные вызовы обеспечивают механизм полиморфизма в C++, позволяя объектам разных типов обрабатывать вызовы функции по-разному.
Таблица виртуальных функций (vtable) и указатель на таблицу виртуальных функций (vptr) используются для реализации виртуальных вызовов в C++.
Когда виртуальная функция вызывается, компилятор использует vptr для поиска правильной функции в vtable, соответствующей фактическому типу объекта.

Пример, иллюстрирующий виртуальные вызовы

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
    virtual void sound() {
        cout << "Some generic animal sound" << endl;
    }
    virtual ~Animal() {}
};

class Dog : public Animal {
public:
    void sound() override {
        cout << "Bark" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void sound() override {
        cout << "Meow" << endl;
    }
};

void makeSound(Animal* animal) {
    animal->sound(); // Виртуальный вызов
}

int main() {
    Dog dog;
    Cat cat;

    makeSound(&dog); // Вывод: Bark
    makeSound(&cat); // Вывод: Meow

    return 0;
}

Резюме

Виртуальная функция позволяет переопределять методы в производных классах и обеспечивает динамическое связывание.
Виртуальные вызовы — это вызовы виртуальных функций через указатели или ссылки на базовый класс, что позволяет вызывать правильную версию функции, соответствующую фактическому типу объекта во время выполнения программы.