C++ 虚继承 vs 虚函数（八股总结）

简述

• 相同之处：都利用了虚指针（均占用类的存储空间）和虚表（均不占用类的存储空间）
• 不同之处：
  • 虚继承
    • 虚基类依旧存在继承类中，只占用存储空间
    • 虚基类表存储的是虚基类相对直接继承类的偏移
  • 虚函数
    • 虚函数不占用存储空间
    • 虚函数表存储的是虚函数地址

虚继承

定义

虚继承是一种解决 C++ 中多重继承导致的二义性问题的技术。它允许一个基类在多继承环境下只存在一个共享的副本，从而避免菱形继承（Diamond Inheritance）中出现多个基类副本的问题。

主要用途

1. 解决菱形继承问题： 虚继承会让最终派生类共享同一个基类的实例，而不是为每条继承路径创建一个基类的实例。

   示例代码：

   #include 
   using namespace std;
   
   class Base {
   public:
       int value;
   };
   
   class Derived1 : virtual public Base {};
   class Derived2 : virtual public Base {};
   
   class Final : public Derived1, public Derived2 {};
   
   int main() {
       Final obj;
       obj.value = 10; // 只有一个 Base 实例
       cout << obj.value << endl; // 输出：10
       return 0;
   }
   

   输出：

   10
   

2. 避免多重定义的二义性： 虚继承消除了访问基类成员时需要指定路径的歧义。

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虚函数

定义

虚函数是通过在基类中声明为 virtual 的函数，用于实现运行时多态（动态绑定）的技术。虚函数使得派生类能够覆盖基类的方法，并确保通过基类指针或引用调用派生类的重载方法。

主要用途

1. 实现多态行为： 虚函数允许基类指针动态调用派生类的重载函数。

   示例代码：

   #include 
   using namespace std;
   
   class Base {
   public:
       virtual void show() {
           cout << "Base class" << endl;
       }
   };
   
   class Derived : public Base {
   public:
       void show() override {
           cout << "Derived class" << endl;
       }
   };
   
   int main() {
       Base* ptr = new Derived();
       ptr->show(); // 动态绑定，调用 Derived 的 show
       delete ptr;
       return 0;
   }
   

   输出：

   Derived class
   

2. 支持动态绑定： 编译器根据运行时对象的类型决定调用哪个函数，而非静态绑定的编译期决策。