C++ 虚拟函数在 STL 中的应用：揭秘容器的多态本质

WBOY

发布时间：2024-04-28 15:09:01

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原创

stl 容器利用虚拟函数实现多态性，使基类指针能够调用派生类方法。具体应用包括析构函数和操作成员函数，如 operator[]、push_back()、erase()，以实现动态绑定和存储不同类型对象。

C++ 虚拟函数在 STL 中的应用：揭秘容器的多态本质

C++ 虚拟函数在 STL 中的应用：揭秘容器的多态本质

前言

STL（Standard Template Library）是 C++ 中一个强大的容器库，为我们提供了各种数据结构和算法。在 STL 中，虚拟函数被广泛应用，以实现容器的动态多态性。本文将深入探究虚拟函数在 STL 中的应用，并通过实战案例演示其作用。

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虚拟函数简介

虚拟函数是 C++ 中的一种多态性特征，它允许派生类的对象通过基类的指针或引用调用它们各自实现的方法。这意味着，派生类对象可以表现得像其基类对象，并被当作基类对象处理。

STL 中虚拟函数的应用

STL 中的容器，如 vector、list 和 map，都使用虚拟函数实现其多态性。具体来说，它们在析构函数和一些操作成员函数中声明了虚拟函数，例如 operator[]、push_back()、erase() 等。

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实战案例：动态绑定和派生类容器

为了演示虚拟函数在 STL 中的作用，我们创建一个名为 Base 的基类，以及两个派生类 Derived1 和 Derived2。

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

class Derived1 : public Base {
public:
  virtual void print() const override { cout << "Derived1" << endl; };
};

class Derived2 : public Base {
public:
  virtual void print() const override { cout << "Derived2" << endl; };
};

接下来，我们创建一个 vector，并向其中添加 Base、Derived1 和 Derived2 对象。

vector vec;
vec.push_back(new Base());
vec.push_back(new Derived1());
vec.push_back(new Derived2());

现在，让我们遍历 vector 并调用每个对象的 print() 方法。由于使用了动态绑定，基类指针可以自动调用派生类对象的方法，从而以多态的方式打印对象的类型。

for (Base* obj : vec) {
  obj->print();
}

输出：

Base
Derived1
Derived2

从输出中可以看到，print() 方法被正确调用，并打印了派生类的类型。这证明了虚拟函数在 STL 中是如何实现容器多态性的。

结论

虚拟函数是 STL 中实现容器多态性的关键机制。通过允许基类指针调用派生类方法，STL 容器可以动态地存储和操作不同类型的对象。这种多态性使得 STL 在开发可扩展和可维护的代码方面非常强大。

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