在C++中，基类中的"virtual"关键字是可选的吗？

Question

我想要了解C++中"virtual"关键字的作用 - 考虑以下例子：

#ifdef USE_VIRTUAL
struct a {
  virtual void say_hi() { std::cout << "hello from a" << std::endl; }
};
#else
struct a {
  void say_hi() { std::cout << "hello from a" << std::endl; }
};
#endif

struct b : public a {
  void say_hi() { std::cout << "hello from b" << std::endl; }
};

int main( int argc, char** argc )
{
  a a_obj;
  b b_obj;
  a_obj.say_hi();
  b_obj.say_hi();
}

这个程序的输出是：

hello from a
hello from b

无论a::say_hi 是否声明为虚函数，都可以正确覆盖该函数。那么声明它为虚函数的作用是什么呢？

这种情况下，将函数声明为虚函数会告诉编译器在运行时动态绑定函数调用。这样就可以更加灵活地使用继承和多态性，并且能够正确地执行子类的函数。

- Chris Vig

Answer 1

您没有使用多态性。多态行为仅影响指向基类的指针和引用，如下所示：

class A; class B1 : A; class B2 : A;

B1 x;
B2 y;
A  z;

A & a1 = x;  // static type A&, dynamic type B1&
A & a2 = y;  // static type A&, dynamic type B2&
A & a3 = z;  // static and dynamic type A&

现在访问a1、a2和a3的成员函数将涉及到多态性和虚拟分派。

然而，你必须在继承层次结构的顶部声明第一个函数为虚函数，即在A中！在你的例子中，如果没有virtual，就没有多态性，你总是调用对象相应静态类型的成员函数。要测试这一点，请添加另外几行：

a & bref = b_obj;
bref.say_hi();       // call b::say_hi() if virtual, a::say_hi if not
bref.a::say_hi();    // always call a::say_hi()

- Kerrek SB

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有趣的是...我（显然是错误的）期望编译器在我尝试覆盖非虚函数时会抱怨，就像C#一样。谢谢你为我澄清这个问题。 - Chris Vig

这是因为你没有覆盖，而是隐藏了基本函数。这是允许的，所以编译器假设你知道自己在做什么（确实，这不是C# :-)). 在C++11中，您可以添加override关键字来明确声明您的意图，在这种情况下，您甚至会得到一个漂亮的编译器错误提示。 - Kerrek SB

哈哈，好的。我显然需要回到我的C++教材了。谢谢！ - Chris Vig

@Chris：在C#中，所有东西（有点）都是引用，因此您始终有资格进行动态调度。但是，如果通过对基本对象的引用来引用派生对象，那么多态性才是有趣的。在您的示例中，无论是否引用，以及是否虚拟，您始终会得到相同的输出。 - Kerrek SB