C++ 仮想関数

このチュートリアルでは、例を使用して C++ 仮想関数とその使用法について学習します。

仮想関数は、派生クラスで再定義することが期待される基本クラスのメンバー関数です。

基本的に、関数が確実にオーバーライドされるようにするために、基本クラスで仮想関数が使用されます。 .これは、基本クラスのポインターが派生クラスのオブジェクトを指す場合に特に当てはまります。

たとえば、以下のコードを考えてみましょう:

class Base {
   public:
    void print() {
        // code
    }
};

class Derived : public Base {
   public:
    void print() {
        // code
    }
};

後で、Base のポインターを作成すると、 Derived のオブジェクトを指す型クラスを作成して print() を呼び出します関数、それは print() を呼び出します Base の機能クラス。

つまり、Base のメンバー関数はオーバーライドされません。

int main() {
    Derived derived1;
    Base* base1 = &derived1;

    // calls function of Base class
    base1->print();

    return 0;
}

これを避けるために、print() を宣言します。 Base の機能 virtual を使用してクラスを仮想としてキーワード。

class Base {
   public:
    virtual void print() {
        // code
    }
};

仮想関数は、C++ におけるポリモーフィズムの不可欠な部分です。詳細については、C++ ポリモーフィズムに関するチュートリアルをご覧ください。

例 1:C++ 仮想関数

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
   public:
    virtual void print() {
        cout << "Base Function" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
   public:
    void print() {
        cout << "Derived Function" << endl;
    }
};

int main() {
    Derived derived1;

    // pointer of Base type that points to derived1
    Base* base1 = &derived1;

    // calls member function of Derived class
    base1->print();

    return 0;
}

出力

Derived Function

ここでは、print() を宣言しています。 Base の関数 virtual として .

したがって、Base のポインターを使用する場合でも、この関数はオーバーライドされます。 Derived を指す型オブジェクト派生1 .

<図>

C++ オーバーライド識別子

C++ 11 では、新しい識別子 override が提供されましたこれは、仮想関数の使用中にバグを回避するのに非常に役立ちます。

この識別子は、基本クラスのメンバー関数をオーバーライドする派生クラスのメンバー関数を指定します。

たとえば、

class Base {
   public:
    virtual void print() {
        // code
    }
};

class Derived : public Base {
   public:
    void print() override {
        // code
    }
};

Derived で関数プロトタイプを使用する場合クラスを作成し、その関数をクラス外で定義する場合は、次のコードを使用します:

class Derived : public Base {
   public:
    // function prototype
    void print() override;
};

// function definition
void Derived::print() {
    // code
}

C++ オーバーライドの使用

仮想関数を使用する場合、派生クラスのメンバー関数を宣言する際に間違いを犯す可能性があります。

override の使用 identifier は、これらの誤りが発生した場合にコンパイラにエラーメッセージを表示するように促します。

それ以外の場合、プログラムは単純にコンパイルされますが、仮想関数はオーバーライドされません。

考えられる間違いの例:

名前が正しくない関数: たとえば、基本クラスの仮想関数の名前が print() の場合ですが、派生クラスのオーバーライド関数に誤って pint() という名前を付けています .
戻り値の型が異なる関数: たとえば、仮想関数が void の場合タイプですが、派生クラスの関数は int です入力してください。
異なるパラメータを持つ関数: 仮想関数と派生クラスの関数のパラメーターが一致しない場合。
基本クラスで仮想関数が宣言されていません。

C++ 仮想関数の使用

基本クラス Animal があるとしますおよび派生クラス Dog と Cat .

各クラスに type という名前のデータメンバーがあるとします。 .これらの変数がそれぞれのコンストラクターによって初期化されるとします。

class Animal {
   private:
    string type;
    ... .. ...
    public:
      Animal(): type("Animal") {}
    ... .. ...
};

class Dog : public Animal {
   private:
    string type;
    ... .. ...
    public:
      Animal(): type("Dog") {}
    ... .. ...
};

class Cat : public Animal {
   private:
    string type;
      ... .. ...
    public:
      Animal(): type("Cat") {}
    ... .. ...
};

ここで、プログラムで 2 つの public を作成する必要があるとします。各クラスの関数:

<オール>

getType() type の値を返す

print() type の値を出力します

これらの両方の関数を各クラスで別々に作成してオーバーライドすることもできますが、これは長くて面倒です。

または getType() にすることもできます バーチャル Animal でクラスを作成してから、単一の個別の print() を作成します Animal のポインタを受け取る関数 type を引数として使用します。次に、この単一の関数を使用して仮想関数をオーバーライドできます。

class Animal {
    ... .. ...
   public:
    ... .. ...
    virtual string getType {...}
};

... .. ...
... .. ...

void print(Animal* ani) {
    cout << "Animal: " << ani->getType() << endl;
}

これにより、コードが短くなります。、クリーナー 、繰り返しが少ない .

例 2:C++ 仮想関数のデモ

// C++ program to demonstrate the use of virtual function

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Animal {
   private:
    string type;

   public:
    // constructor to initialize type
    Animal() : type("Animal") {}

    // declare virtual function
    virtual string getType() {
        return type;
    }
};

class Dog : public Animal {
   private:
    string type;

   public:
    // constructor to initialize type
    Dog() : type("Dog") {}

    string getType() override {
        return type;
    }
};

class Cat : public Animal {
   private:
    string type;

   public:
    // constructor to initialize type
    Cat() : type("Cat") {}

    string getType() override {
        return type;
    }
};

void print(Animal* ani) {
    cout << "Animal: " << ani->getType() << endl;
}

int main() {
    Animal* animal1 = new Animal();
    Animal* dog1 = new Dog();
    Animal* cat1 = new Cat();

    print(animal1);
    print(dog1);
    print(cat1);

    return 0;
}

出力

Animal: Animal
Animal: Dog
Animal: Cat

ここでは、仮想関数 getType() を使用しました。そして Animal ポインター ani print() の繰り返しを避けるためにすべてのクラスで機能します。

void print(Animal* ani) {
    cout << "Animal: " << ani->getType() << endl;
}

main() で、3 つの Animal を作成しました Animal のオブジェクトを動的に作成するポインタ、 Dog と Cat クラス。

// dynamically create objects using Animal pointers
Animal* animal1 = new Animal();
Animal* dog1 = new Dog();
Animal* cat1 = new Cat();

次に print() を呼び出しますこれらのポインターを使用する関数:

<オール>

print(animal1)の場合が呼び出されると、ポインタは Animal を指します物体。 Animal の仮想関数クラスは print() 内で実行されます .

print(dog1)の場合が呼び出されると、ポインタは Dog を指します物体。したがって、仮想関数がオーバーライドされ、Dog の関数が print() 内で実行されます .

print(cat1)の場合が呼び出されると、ポインタは Cat を指します物体。したがって、仮想関数がオーバーライドされ、Cat の関数が print() 内で実行されます .

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