在编码前思考，C++ 中的虚函数

引言

几天前，我在工作，无意中在代码中犯了一个错误（什么错误？我将在文章的详细部分解释），当我被一个 bug 困住并开始调试时，我很惊讶于一个小的错误竟然能给程序员带来如此多的痛苦。是的，我在虚函数领域犯了一个错误。怎么犯的？让我们来找出答案........

使用代码

那么，我们为什么需要虚函数呢？ 每个人都知道。 假设我有一个基类和几个派生类； 并且所有派生类共享一个公共函数，在驱动程序中，我不想编写一个庞大的 switch/if 块。 我想遍历所有派生类型并希望执行公共成员函数。 像这样

#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
class CommunicationDevices
{
 //Base class has some property, for this article I dont need those
 public:
   inline virtual void which(){
     cout<<"This is a common device..."<<endl;
   }
};

class MobilePhoneWithGSMSupport:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property, GSM related
  public:
    inline virtual void which(){
     cout<<"This is a Mobile Phone...GSM Supported"<<endl;
    }
};

class MobilePhoneWithCDMASupport:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property, CDMA related
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is a Mobile Phone....CDMA Supported"<<endl;
    }
};

class Landline:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is a Landline Phone..."<<endl;
    }
};

class Iphone:public MobilePhoneWithGSMSupport
{
  //More specific IPhone Feature here
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is apple Iphone with AT&T connection, GSM Support only..."
          <<endl;
    }
};


void whichPhoneUserIsUsing(CommunicationDevices &devices){
  devices.which();
}

int main(){
 MobilePhoneWithGSMSupport user1;
 MobilePhoneWithCDMASupport user2;
 Landline user3;
 Iphone user4;
 whichPhoneUserIsUsing(user1);
 whichPhoneUserIsUsing(user2);
 whichPhoneUserIsUsing(user3);
 whichPhoneUserIsUsing(user4);
 return 0;
}

在这里，想法很简单。 由于我们在基类中使用虚函数，“whichPhoneUserIsUsing()” 方法可以接受一个通用的基类参数，并且根据对象的实际类型访问来自派生类的适当方法。 这就是虚函数的妙处。 请注意，在方法 “whichPhoneUserIsUsing()” 中，我们使用了一个对基类的引用作为参数： “CommunicationDevices &devices”，并且在驱动程序（main()）中，我们在调用此函数时传递了派生类的对象。 这通常称为 C++ 中的向上转型。 也就是说，我们从更具体的类型转到更通用的类型。 而且，这种转换总是类型安全的。 正如您所期望的，此代码将产生以下 o/p

bash-3.2$ g++ -g -o hello code1.cpp

bash-3.2$ ./hello

This is a Mobile Phone...GSM Supported
This is a Mobile Phone....CDMA Supported
This is a Landline Phone...
This is apple Iphone with AT&T connection, GSM Support only...

现在，考虑以下代码，此处仅更改了一个字符（相信我，只有一个字符），与之前的代码相比

我们只是这样修改了我们的方法 whichPhoneUserIsUsing()

#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
class CommunicationDevices
{
 //Base class has some property, for this article I dont need those
 public:
   inline virtual void which(){
     cout<<"This is a common device..."<<endl;
   }
};

class MobilePhoneWithGSMSupport:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property, GSM related
  public:
    inline virtual void which(){
     cout<<"This is a Mobile Phone...GSM Supported"<<endl;
    }
};

class MobilePhoneWithCDMASupport:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property, CDMA related
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is a Mobile Phone....CDMA Supported"<<endl;
    }
};

class Landline:public CommunicationDevices
{
  //Derived class also has some extended property
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is a Landline Phone..."<<endl;
    }
};

class Iphone:public MobilePhoneWithGSMSupport
{
  //More specific IPhone Feature here
  public:
    inline void which(){
      cout<<"This is apple Iphone with AT&T connection, GSM Support only..."
          <<endl;
    }
};


void whichPhoneUserIsUsing(CommunicationDevices devices){
  devices.which();
}

int main(){
 MobilePhoneWithGSMSupport user1;
 MobilePhoneWithCDMASupport user2;
 Landline user3;
 Iphone user4;
 whichPhoneUserIsUsing(user1);
 whichPhoneUserIsUsing(user2);
 whichPhoneUserIsUsing(user3);
 whichPhoneUserIsUsing(user4);
 return 0;
}

我们只是这样修改了我们的方法 whichPhoneUserIsUsing()

void whichPhoneUserIsUsing(CommunicationDevices devices){

 devices.which();

}

然后砰的一声.................下面是输出

bash-3.2$ g++ -g -o hello code2.cpp 

bash-3.2$ ./hello

This is a common device...
This is a common device...
This is a common device...
This is a common device...

bash-3.2$ vim code2.cpp

那么，这里出了什么问题？

是的，你猜对了，这是一个著名的复制构造函数问题。 当参数仅仅是一个 “CommunicationDevices” 而不是对其的引用时，函数会说

嘿，程序员先生，我注定要为这个函数（whichPhoneUserIsUsing()）只创建一个临时对象。 我不再负责获取引用，所以我不关心你传递的是什么样的实际对象； 我将创建一个具体的 “CommunicationDevices” 对象，并且只复制实际对象中对我来说有意义的那些段（即，属于基类的那部分）。 并且，将仅为此临时对象调用 “which” 方法。 因此，每次你调用我时，我都会调用基类版本（即，CommunicationDevices 版本）的 which() 方法。

这个著名的属性被称为对象切片。 从一个对象中剪切出所需的属性并将其复制到具体的基类对象中。

参考文献

1. C++ 编程语言：Bjarne Stroustrup