【初心者向け】C++の仮想関数（virtual）の仕組みと使い方を徹底解説

このチュートリアルでは、C++における仮想関数（virtual function）について、サンプルプログラムを通じてわかりやすく解説します。

仮想関数とは？

仮想関数とは、基底クラスで virtual キーワードを付けて宣言されるメンバ関数のことです。仮想関数は、派生クラス（子クラス）でも同じシグネチャで再定義（オーバーライド）することができます。

ポイントは、基底クラスのポインタや参照を通じて関数を呼び出した場合の挙動です。仮想関数として宣言されている場合は、実際に指しているオブジェクトのクラスに応じて、オーバーライドされた側の関数が実行されます。これにより、実行時ポリモーフィズム（動的多態性）が実現されます。

サンプルコード

#include <iostream>
using namespace std;

class base {
    public:
    virtual void print(){
        cout << "print base class" << endl;
    }
    void show(){
        cout << "show base class" << endl;
    }
};

class derived : public base {
    public:
    void print(){
        cout << "print derived class" << endl;
    }
    void show(){
        cout << "show derived class" << endl;
    }
};

int main(){
    base* bptr;
    derived d;
    bptr = &d;

    // 仮想関数の呼び出し
    bptr->print();

    // 非仮想関数の呼び出し
    bptr->show();
}

実行結果

print derived class
show base class

実行結果の解説

このプログラムでは、基底クラス base のポインタ bptr が、派生クラス derived のオブジェクトを指しています。ここで重要なのは、次の2つの呼び出し結果の違いです。

• bptr->print()：print() は virtual が付いた仮想関数なので、呼び出しが実行時に解決され、実際のオブジェクトである derived クラスの print() が呼ばれます。そのため「print derived class」が出力されます。
• bptr->show()：show() は仮想関数ではないため、呼び出しはコンパイル時にポインタの型（base*）をもとに解決されます。そのため、オブジェクトが derived であっても、基底クラスの show() が呼ばれ、「show base class」が出力されます。

まとめ

仮想関数を使うことで、基底クラスのインターフェースを通じて、派生クラスごとに異なる処理を実行できるようになります。これはオブジェクト指向プログラミングにおける多態性の中核となる機能であり、柔軟で拡張性の高い設計には欠かせません。派生クラスで挙動を差し替えたいメンバ関数には、忘れずに virtual を付けましょう。