virtual ― 実行時に振る舞いを切り替える

導入

「同じ操作でも、実際の型に応じて違う振る舞いをする」――これがポリモーフィズム（多態性）です。C++ では、親の関数に virtual を付けることで実現します。オブジェクト指向のいちばんの見せ場です。

説明

親の関数に virtual を付けると、親の型のポインタ・参照から呼んでも「実際のオブジェクトの型」の関数が呼ばれます。子側には override を付けて上書きだと明示します。

flowchart TB
  ptr["Animal* p（親の型のポインタ）"]
  ptr -->|"実体が Dog なら"| d["Dog::speak() が呼ばれる"]
  ptr -->|"実体が Cat なら"| c["Cat::speak() が呼ばれる"]

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

class Animal {
public:
    virtual void speak() {       // virtual を付ける
        cout << "……" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {      // override で上書きを明示
        cout << "ワン！" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "ニャー" << endl;
    }
};

int main() {
    vector<Animal*> zoo = { new Dog(), new Cat(), new Dog() };
    for (Animal* a : zoo) {
        a->speak();   // 実際の型に応じて切り替わる（ワン！/ ニャー / ワン！）
    }
    for (Animal* a : zoo) delete a;   // 後片付け
    return 0;
}

もし virtual を付けないと、Animal* から呼んだときはすべて Animal::speak()（……）になってしまいます。virtual があるからこそ、実際の型で切り替わるのです。

まとめ

親の関数に virtual、子に override を付けると、親の型のポインタ・参照から呼んでも実際の型の関数が動きます。これがポリモーフィズムで、異なる型を同じインターフェースでまとめて扱えるようになります。