（六）虚函数、重写与多态

把矩形和圆放到同一列表后，希望统一调用 area，却按实际图形采用不同公式。先沿这一调用观察，再解释 virtual 与 override。

运行时多态可以理解为：通过同一种基类接口操作不同派生对象，调用的实现由实际对象类型决定。

逐步看 shape->area() 怎样选择实现。 先创建具体的矩形和圆，再在 vector 中保存它们的 Shape* 地址，所以循环中的接口统一为 Shape。这些地址实际指向的对象分别是 Rectangle 和 Circle；area 被声明为虚函数，调用时会选择实际对象对应的实现。因此矩形 3×4 返回 12，半径为 1 的圆返回约 3.14159。

Shape::area() const = 0 说明基类只提出“图形应能求面积”这个接口，具体公式交给派生类。virtual ~Shape() = default; 让编译器提供这个虚析构函数的默认实现，并非“什么都不析构”。override 会检查派生类是否真正重写了该接口，例如漏写 const 就会报错。循环不需要再逐个判断“这是圆还是矩形”；新增一种正确实现接口的图形后，仍可使用同一个调用过程。

circle、rectangle 是 main 中的两个对象，shapes 保存它们的地址。循环取出地址后调用 area，执行的就是对应对象的面积计算；main 结束时，这两个局部对象随之销毁。

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

class Shape {
  public:
    virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
    virtual ~Shape() = default;
};

class Rectangle : public Shape {
  private:
    double width_;
    double height_;

  public:
    Rectangle(double width, double height) : width_(width), height_(height) {}

    double area() const override {
        return width_ * height_;
    }
};

class Circle : public Shape {
  private:
    double radius_;

  public:
    explicit Circle(double radius) : radius_(radius) {}

    double area() const override {
        constexpr double pi = 3.14159265358979323846;
        return pi * radius_ * radius_;
    }
};

int main() {
    Rectangle rectangle(3, 4);
    Circle circle(1);
    vector<Shape *> shapes{&rectangle, &circle}; // 只保存有效地址，不拥有对象。
    for (const auto &shape : shapes) {
        cout << shape->area() << '\n';
    }
}

说明：

virtual 声明虚函数，派生类提供对应实现。
override 让编译器检查重写是否正确，能发现参数或 const 不一致等问题。
存在纯虚函数尚未实现的类是抽象类，不能直接创建该类对象。
通过基类指针或引用调用虚函数，可以保留运行时多态。
把派生对象按值复制成基类对象会发生对象切片，派生部分不会被保留。

基类的虚析构函数让销毁过程也能按实际对象类型进行：通过基类接口释放对象时，先执行派生类析构，再执行基类析构。上面的局部对象由所在作用域管理；动态对象的释放在下一节结合资源管理说明。参见 C++ 标准草案：delete 表达式。

函数重载依靠不同参数列表区分；虚函数重写依靠继承关系和匹配的函数签名。二者不是同一个概念。

（六） 虚函数、重写与多态

（六）虚函数、重写与多态