首页 > 软件编程 > C 语言 > C++ virtual 和 override

C++ 多态性实战之何时使用 virtual 和 override的问题解析

2025-11-21 15:10:45 作者：Vanranrr

在面向对象编程中,多态是一个核心概念,很多开发者在遇到override 编译错误时,不清楚是否需要将基类函数声明为virtual,本文通过一个实际案例,说明如何判断是否需要使用多态,本文给大家介绍的非常详细,感兴趣的朋友一起看看吧

C++ 多态性实战：何时使用 virtual 和 override？

引言

在面向对象编程中，多态是一个核心概念。很多开发者在遇到 override 编译错误时，不清楚是否需要将基类函数声明为 virtual。本文通过一个实际案例，说明如何判断是否需要使用多态。

问题场景

在开发菜单系统时遇到编译错误：

// 错误[Pe1455]：使用"override"声明的成员函数并未重写基类成员
class MenuTripWindow : public MenuSubWindow
{
    void ShowImmediate() override;  // ❌ 编译错误
    void HideImmediate() override;  // ❌ 编译错误
};

基类 MenuSubWindow 中的对应函数：

class MenuSubWindow : public BaseWindow
{
    void ShowImmediate();   // 非虚函数
    void HideImmediate();   // 非虚函数
};

错误原因是：派生类使用 override 但基类函数不是 virtual，导致无法重写。

判断是否需要多态的三个关键问题

问题1：是否通过基类指针/引用调用？

查看调用代码：

// MenuWindow.cpp
void MenuWindow::SwitchToSubWindow(MenuSubWindow* newWin, sint32 direction)
{
    if (m_pCurrentSubWin)
        m_pCurrentSubWin->HideImmediate();  // ⚠️ 通过基类指针调用
    // ...
}
void MenuWindow::setVisible(boolean bVisible)
{
    MenuSubWindow* target = m_pCurrentSubWin;
    if (target != nullptr)
        target->ShowImmediate();  // ⚠️ 通过基类指针调用
}

结论：如果是，则需要多态。

问题2：派生类是否需要扩展基类行为？

查看派生类的实现：

// MenuTripWindow.cpp
void MenuTripWindow::ShowImmediate()
{
    MenuSubWindow::ShowImmediate();  // 先调用基类实现
    s_bIsVisible = TRUE;             // ⚠️ 关键：执行额外的逻辑
}
void MenuTripWindow::HideImmediate()
{
    MenuSubWindow::HideImmediate();  // 先调用基类实现
    s_bIsVisible = FALSE;            // ⚠️ 关键：更新状态变量
}

派生类不仅要调用基类实现，还要维护自身的状态。如果函数不是虚函数，通过基类指针调用时只会执行基类版本，派生类的额外逻辑不会执行。

结论：如果需要扩展，则必须多态。

问题3：是否需要统一的接口，但不同子类有不同的实现？

在这个菜单系统中：

MenuTripWindow 需要更新 s_bIsVisible
其他子窗口（MenuPowerWindow、MenuAlcoholWindow 等）可能也需要各自的状态管理

如果基类函数不是虚函数，通过统一的 MenuSubWindow* 指针操作时，每个派生类的特殊行为都不会执行，导致状态不一致。

结论：如果需要接口统一但实现不同，则需要多态。

解决方案

方案对比

方案	优点	缺点	适用场景
方案1：移除 override	简单快速	无法通过基类指针调用派生类实现	只通过派生类对象直接调用
方案2：添加 virtual（推荐）	支持多态，行为正确	略微增加开销	通过基类指针/引用调用

实施步骤

步骤1：在基类中声明为 virtual

// MenuSubWindow.h
class MenuSubWindow : public BaseWindow
{
public:
    /**
     * @brief 立即显示子窗口（无动画）
     */
    virtual void ShowImmediate();  // ✅ 添加 virtual
    /**
     * @brief 立即隐藏子窗口（无动画）
     */
    virtual void HideImmediate();  // ✅ 添加 virtual
};

步骤2：派生类使用 override

// MenuTripWindow.h
class MenuTripWindow : public MenuSubWindow
{
public:
    void ShowImmediate() override;  // ✅ 现在可以正常工作
    void HideImmediate() override;  // ✅ 现在可以正常工作
};

实际效果对比

不使用 virtual（错误的行为）

MenuSubWindow* window = new MenuTripWindow(...);
window->ShowImmediate();  
// 实际调用：MenuSubWindow::ShowImmediate()
// ❌ MenuTripWindow::ShowImmediate() 中的 s_bIsVisible = TRUE 不会执行
// ❌ 状态未更新，可能导致逻辑错误

使用 virtual（正确的行为）

MenuSubWindow* window = new MenuTripWindow(...);
window->ShowImmediate();  
// 实际调用：MenuTripWindow::ShowImmediate()
// ✅ 先调用基类实现
// ✅ 然后执行 s_bIsVisible = TRUE
// ✅ 状态正确更新

决策流程图

是否需要多态？
    │
    ├─ 是否通过基类指针/引用调用？
    │  ├─ 是 → 需要 virtual
    │  └─ 否 → 继续判断
    │
    ├─ 派生类是否需要扩展基类行为？
    │  ├─ 是 → 需要 virtual
    │  └─ 否 → 继续判断
    │
    └─ 是否需要统一接口但不同实现？
       ├─ 是 → 需要 virtual
       └─ 否 → 可能不需要 virtual

最佳实践建议

设计时考虑：如果函数可能被重写以扩展行为，就声明为 virtual
使用 override：明确表达重写意图，编译器可检查
慎用纯虚函数：需要派生类必须实现时使用 = 0
性能考量：虚函数有轻微开销，但通常可忽略

总结

判断是否需要多态的三个要点：

是否通过基类指针/引用调用？
派生类是否需要扩展基类行为？
是否需要统一接口但不同实现？

在这个菜单系统的案例中，三个条件都满足，因此必须使用多态。通过将基类函数声明为 virtual，确保了代码的正确性和可扩展性。

参考资料

C++ 标准文档关于虚函数的规定
《Effective C++》第33条：Make non-leaf classes abstract
《C++ Primer》第15章：面向对象编程

到此这篇关于C++ 多态性实战：何时使用 virtual 和 override？的文章就介绍到这了,更多相关C++ virtual 和 override内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！