C++ 深入理解虚函数、虚基类与多态

问题分析：即使基类指针指向派生类对象，调用的依然是基类的函数，无法体现'同一接口，不同实现'的多态特性。

2. 虚函数实现多态

给基类的 makeSound 加 virtual 关键字，开启多态：

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() {
        cout << "动物发出声音" << endl;
    }
};

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

int main() {
    Animal* animal = new Cat();
    animal->makeSound();
    // 输出：喵喵喵
    delete animal;
    return 0;
}

关键说明：

• virtual 关键字只需在基类声明时加，派生类重写时可加可不加（建议加 override 显式声明重写，编译器会检查是否真的重写了基类虚函数）。
• 虚析构函数必须加：如果基类析构函数不是虚函数，删除基类指针时只会调用基类析构，导致派生类资源泄漏。

三、虚基类解决菱形继承问题

1. 菱形继承的问题（无虚基类）

菱形继承指：派生类同时继承两个子类，而这两个子类又继承同一个基类，导致基类成员被重复继承。

#include <iostream>
using namespace std;

// 顶层基类：Person
class Person {
public:
    string name;
    Person(string n) : name(n) { cout << "Person 构造：" << name << endl; }
};

// 子类 1：Student
class Student : public Person {
public:
    Student(string n) : Person(n) {}
};

// 子类 2：Teacher
class Teacher : public Person {
public:
    Teacher(string n) : Person(n) {}
};

// 菱形顶点：TeachingAssistant（助教，既是学生也是老师）
class TeachingAssistant : public Student, public Teacher {
public:
    // 问题 1：构造时需要初始化两次 Person，冗余
    TeachingAssistant(string n) : Student(n), Teacher(n) {}

    void showName() {
        // 问题 2：访问 name 时二义性（Student::name 或 Teacher::name）
        // cout << name << endl; // 编译报错
        cout << Student::name << endl; // 必须显式指定
    }
};

int main() {
    TeachingAssistant ta("张三");
    ta.showName();
    // 输出：张三
    return 0;
}

关键说明：

• 虚基类的核心作用是：让多个派生类共享同一个基类实例，避免重复继承。
• 虚基类的构造函数由最终的派生类负责初始化，中间子类的初始化会被忽略。

四、虚函数 vs 虚基类 核心区别

总结

1. 多态的本质是'运行时确定函数调用对象'，依赖虚函数实现，核心场景是'基类指针/引用调用派生类方法'；
2. 虚析构函数是必加项，否则会导致派生类析构不完整，引发资源泄漏；
3. 虚基类仅用于解决多继承中的菱形继承问题，日常开发中应尽量避免复杂多继承，优先用组合替代。

掌握这些概念有助于编写更健壮的 C++ 面向对象代码。