C++の仮想関数（Virtual Function）とは？ポリモーフィズムを実現する仕組みを解説！

C++における「仮想関数（Virtual Function）」は、継承とポリモーフィズム（多態性）を実現するための重要な仕組みです。 クラスのメンバ関数に virtual を付けることで、実行時に正しい関数が呼び出されるようになります。

この記事では、仮想関数の役割や使い方、通常の関数との違いを初心者向けにやさしく解説します。

仮想関数とは？

仮想関数とは、親クラスに定義された関数で、子クラスでオーバーライドされることを前提とした関数です。 通常の関数と違い、ポインタや参照を使ってオブジェクトを扱うとき、実行時（ランタイム）に正しい関数を呼び分けることができます。

仮想関数の基本構文

class 親クラス {
public:
    virtual void 関数名();  // 仮想関数
};

class 子クラス : public 親クラス {
public:
    void 関数名() override; // オーバーライド
};

仮想関数の使用例

#include <iostream>
using namespace std;

// 親クラス
class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "動物が鳴いています。" << endl;
    }
};

// 子クラス
class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "ワンワン！" << endl;
    }
};

int main() {
    Animal* animal = new Dog();
    animal->speak();  // Dogのspeak()が呼ばれる
    delete animal;
    return 0;
}

この例では、Animal クラスの speak() に virtual を付けることで、ポインタが親型でも、正しく子クラスの関数が呼ばれるようになります。

仮想関数を使うメリット

1. ポリモーフィズムを実現できる
   親クラス型のポインタで、複数の子クラスの動作を切り替えられる。
2. 拡張性が高い
   親クラスに手を加えず、新しい子クラスを追加できる。
3. 共通インターフェースで柔軟な処理
   異なるクラスでも同じ関数名で処理をまとめられる。

仮想関数と非仮想関数の違い

デストラクタは仮想にすべき？

はい、継承関係にあるクラスでは、親クラスのデストラクタは必ず仮想関数にすべきです。 そうしないと、子クラスのデストラクタが正しく呼ばれず、リソースリークの原因になることがあります。

class Animal {
public:
    virtual ~Animal() {
        cout << "Animalのデストラクタ" << endl;
    }
};

まとめ

C++の仮想関数は、オブジェクト指向における「柔軟性」「拡張性」「汎用性」を実現する重要な要素です。 特に、継承やオーバーライド、ポリモーフィズムといった仕組みと深く関係しています。

関数に virtual を付けることで、C++プログラムの設計は大きく進化します。ぜひ、実際にコードを書いて動的な関数の呼び分けを体験してみましょう！