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2023年12月25日发(作者：用switch语句实现成绩判定)
简述c++虚函数作用及底层实现原理
C++中的虚函数是一种特殊的类成员函数，它允许在派生类中重新定义基类的成员函数。虚函数的存在使得C++中的多态特性得以实现，可以在编译时确定函数调用的类型，同时在运行时根据对象的类型动态选择合适的函数实现。虚函数的底层实现是通过虚函数表（VTable）和虚函数指针（vptr）来实现的。
虚函数的作用：
1.实现多态性：通过虚函数，派生类可以对基类的成员函数进行重写，从而实现多态性。在编译时，编译器只会根据基类指针或引用的类型来确定函数调用的类型，而在运行时根据对象的类型来动态选择函数的实现。
2.实现动态绑定：由于虚函数的存在，程序在运行时可以根据对象的类型动态选择函数的实现，从而实现动态绑定。这意味着函数调用时的实际执行函数是在运行时动态决定的，而不是在编译时确定的。
3.实现接口类：通过纯虚函数和抽象类的机制，可以实现接口类，使得可以通过接口类指针而不关心具体实现类的对象，从而实现了类的可替代性和灵活性。
虚函数的底层实现原理：
在C++中，每个包含虚函数的类都会维护一个虚函数表（VTable），该表包含了类中所有虚函数的地址。当使用基类指针或引用调用虚函数时，编译器会根据指针或引用的静态类型在虚函数表中查找对应函数的地址，并在运行时进行函数调用。
同时，C++编译器会为每个包含虚函数的类添加一个隐藏的虚函数指针（vptr），该指针指向对象所属类的虚函数表。当对象被创建时，vptr会被初始化为指向本类的虚函数表，在构造函数中进行赋值操作。当调用虚函数时，编译器会通过vptr找到对应的虚函数表，间接调用对应的虚函数。
另外，C++编译器还会对虚函数进行重写和覆盖检查，以确保派生类正确地重写基类的虚函数，并在运行时正确选择函数的实现。
虚函数的底层实现原理可以通过以下伪码来简单描述：
```
class Base {
public:
virtual void func() {
// base class implementation
}
};
class Derived : public Base {
public:
virtual void func() {
// derived class implementation
}
};
int main() {
Base* ptr = new Derived();
ptr->func(); //调用Derived::func()
}
```
在上面的例子中，Base类的虚函数表中包含了函数指针指向Base::func()，Derived类的虚函数表中包含了函数指针指向Derived::func()。当使用Base指针调用虚函数func时，编译器会根据指针的静态类型查找对应的虚函数表，并选择相应的函数实现。
总结来说，C++中的虚函数通过虚函数表和虚函数指针的机制实现了多态性和动态绑定，使得程序可以在运行时动态选择不同的函数实现，从而使得C++的面向对象编程更加灵活和易扩展。
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