虛函數(shù)是C++中用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)(polymorphism)的機(jī)制。核心理念就是通過(guò)基類訪問(wèn)派生類定義的函數(shù)。假設(shè)我們有下面的類層次：
class A
{
public:
virtual void foo() { cout << "A::foo() is called" << endl;}
};
class B: public A
{
public:
virtual void foo() { cout << "B::foo() is called" << endl;}
};
那么，在使用的時(shí)候，我們可以：
A * a = new B();
a->foo(); // 在這里，a雖然是指向A的指針，但是被調(diào)用的函數(shù)(foo)卻是B的!
這個(gè)例子是虛函數(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用，通過(guò)這個(gè)例子，也許你就對(duì)虛函數(shù)有了一些概念。它虛就虛在所謂“推遲聯(lián)編”或者“動(dòng)態(tài)聯(lián)編”上，一個(gè)類函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時(shí)刻被確定的，而是在運(yùn)行時(shí)刻被確定的。由于編寫代碼的時(shí)候并不能確定被調(diào)用的是基類的函數(shù)還是哪個(gè)派生類的函數(shù)，所以被成為“虛”函數(shù)。
虛函數(shù)只能借助于指針或者引用來(lái)達(dá)到多態(tài)的效果，如果是下面這樣的代碼，則雖然是虛函數(shù)，但它不是多態(tài)的：
class A
{
public:
virtual void foo();
};
class B: public A
{
virtual void foo();
};
void bar()
{
A a;
a.foo(); // A::foo()被調(diào)用
}
1.1 多態(tài)
在了解了虛函數(shù)的意思之后，再考慮什么是多態(tài)就很容易了。仍然針對(duì)上面的類層次，但是使用的方法變的復(fù)雜了一些：
void bar(A * a)
{
a->foo(); // 被調(diào)用的是A::foo() 還是B::foo()？
}
因?yàn)閒oo()是個(gè)虛函數(shù)，所以在bar這個(gè)函數(shù)中，只根據(jù)這段代碼，無(wú)從確定這里被調(diào)用的是A::foo()還是B::foo()，但是可以肯定的說(shuō)：如果a指向的是A類的實(shí)例，則A::foo()被調(diào)用，如果a指向的是B類的實(shí)例，則B::foo()被調(diào)用。
這種同一代碼可以產(chǎn)生不同效果的特點(diǎn)，被稱為“多態(tài)”。
1.2 多態(tài)有什么用？
多態(tài)這么神奇，但是能用來(lái)做什么呢？這個(gè)命題我難以用一兩句話概括，一般的C++教程（或者其它面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的教程）都用一個(gè)畫圖的例子來(lái)展示多態(tài)的用途，我就不再重復(fù)這個(gè)例子了，如果你不知道這個(gè)例子，隨便找本書應(yīng)該都有介紹。我試圖從一個(gè)抽象的角度描述一下，回頭再結(jié)合那個(gè)畫圖的例子，也許你就更容易理解。
在面向?qū)ο蟮木幊讨?，首先?huì)針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象（確定基類）和繼承（確定派生類），構(gòu)成類層次。這個(gè)類層次的使用者在使用它們的時(shí)候，如果仍然在需要基類的時(shí)候?qū)戓槍?duì)基類的代碼，在需要派生類的時(shí)候?qū)戓槍?duì)派生類的代碼，就等于類層次完全暴露在使用者面前。如果這個(gè)類層次有任何的改變（增加了新類），都需要使用者“知道”（針對(duì)新類寫代碼）。這樣就增加了類層次與其使用者之間的耦合，有人把這種情況列為程序中的“bad smell”之一。
多態(tài)可以使程序員脫離這種窘境。再回頭看看1.1中的例子，bar()作為A-B這個(gè)類層次的使用者，它并不知道這個(gè)類層次中有多少個(gè)類，每個(gè)類都叫什么，但是一樣可以很好的工作，當(dāng)有一個(gè)C類從A類派生出來(lái)后，bar()也不需要“知道”（修改）。這完全歸功于多態(tài)--編譯器針對(duì)虛函數(shù)產(chǎn)生了可以在運(yùn)行時(shí)刻確定被調(diào)用函數(shù)的代碼。
class A
{
public:
virtual void foo() { cout << "A::foo() is called" << endl;}
};
class B: public A
{
public:
virtual void foo() { cout << "B::foo() is called" << endl;}
};
那么，在使用的時(shí)候，我們可以：
A * a = new B();
a->foo(); // 在這里，a雖然是指向A的指針，但是被調(diào)用的函數(shù)(foo)卻是B的!
這個(gè)例子是虛函數(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用，通過(guò)這個(gè)例子，也許你就對(duì)虛函數(shù)有了一些概念。它虛就虛在所謂“推遲聯(lián)編”或者“動(dòng)態(tài)聯(lián)編”上，一個(gè)類函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時(shí)刻被確定的，而是在運(yùn)行時(shí)刻被確定的。由于編寫代碼的時(shí)候并不能確定被調(diào)用的是基類的函數(shù)還是哪個(gè)派生類的函數(shù)，所以被成為“虛”函數(shù)。
虛函數(shù)只能借助于指針或者引用來(lái)達(dá)到多態(tài)的效果，如果是下面這樣的代碼，則雖然是虛函數(shù)，但它不是多態(tài)的：
class A
{
public:
virtual void foo();
};
class B: public A
{
virtual void foo();
};
void bar()
{
A a;
a.foo(); // A::foo()被調(diào)用
}
1.1 多態(tài)
在了解了虛函數(shù)的意思之后，再考慮什么是多態(tài)就很容易了。仍然針對(duì)上面的類層次，但是使用的方法變的復(fù)雜了一些：
void bar(A * a)
{
a->foo(); // 被調(diào)用的是A::foo() 還是B::foo()？
}
因?yàn)閒oo()是個(gè)虛函數(shù)，所以在bar這個(gè)函數(shù)中，只根據(jù)這段代碼，無(wú)從確定這里被調(diào)用的是A::foo()還是B::foo()，但是可以肯定的說(shuō)：如果a指向的是A類的實(shí)例，則A::foo()被調(diào)用，如果a指向的是B類的實(shí)例，則B::foo()被調(diào)用。
這種同一代碼可以產(chǎn)生不同效果的特點(diǎn)，被稱為“多態(tài)”。
1.2 多態(tài)有什么用？
多態(tài)這么神奇，但是能用來(lái)做什么呢？這個(gè)命題我難以用一兩句話概括，一般的C++教程（或者其它面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的教程）都用一個(gè)畫圖的例子來(lái)展示多態(tài)的用途，我就不再重復(fù)這個(gè)例子了，如果你不知道這個(gè)例子，隨便找本書應(yīng)該都有介紹。我試圖從一個(gè)抽象的角度描述一下，回頭再結(jié)合那個(gè)畫圖的例子，也許你就更容易理解。
在面向?qū)ο蟮木幊讨?，首先?huì)針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象（確定基類）和繼承（確定派生類），構(gòu)成類層次。這個(gè)類層次的使用者在使用它們的時(shí)候，如果仍然在需要基類的時(shí)候?qū)戓槍?duì)基類的代碼，在需要派生類的時(shí)候?qū)戓槍?duì)派生類的代碼，就等于類層次完全暴露在使用者面前。如果這個(gè)類層次有任何的改變（增加了新類），都需要使用者“知道”（針對(duì)新類寫代碼）。這樣就增加了類層次與其使用者之間的耦合，有人把這種情況列為程序中的“bad smell”之一。
多態(tài)可以使程序員脫離這種窘境。再回頭看看1.1中的例子，bar()作為A-B這個(gè)類層次的使用者，它并不知道這個(gè)類層次中有多少個(gè)類，每個(gè)類都叫什么，但是一樣可以很好的工作，當(dāng)有一個(gè)C類從A類派生出來(lái)后，bar()也不需要“知道”（修改）。這完全歸功于多態(tài)--編譯器針對(duì)虛函數(shù)產(chǎn)生了可以在運(yùn)行時(shí)刻確定被調(diào)用函數(shù)的代碼。