C++多态

C++中的多态分为静态多态和动态多态两种，其中：

静态多态在编译阶段实现，其原理是由函数重载实现，通过不同的实参调用其相应的同名函数。

动态多态通过虚函数实现，以下着重介绍

动态多态的两个必要条件：

1. 必须通过基类的指针或者引用调用
2. 被调用的必须是虚函数，且在派生类中实现了该虚函数的重写 （注意：只有虚函数才有重写这个概念）

此两个条件缺一不可

以下是一个动态多态的典型案例

class Person {
public:
	virtual void buyBucket(){
		std::cout << "全价" << std::endl;
	}
};
class student:public Person {
public:
	virtual void buyBucket() {
		std::cout << "半价" << std::endl;
	}
};
int main() {
	Person p;
	student s;
	Person &tmp1 = p;
	Person &tmp2 = s;//tmp2为基类Person对派生类student的引用
    Person *tmp3 = &s;//tmp3为基类Person指向派生类student的指针
	tmp1.buyBucket();
	tmp2.buyBucket();
    tmp3.buyBucket();
	return 0;
}

何为通过基类的指针或者引用调用？

使用基类型的指针或者引用

虚函数的重写：

首先明确什么是虚函数，virtual修饰的成员函数称为虚函数（友元函数不属于成员函数）

重写的定义：派生类中的虚函数与基类中虚函数满足函数名、参数、返回值均相同，叫做重写（覆盖）。

案例中派生类中的buyBucket()即完成了对基类同名虚函数的重写

重写的特殊情况--协变：当基类和派生类中该函数的返回值为父子关系的指针或者引用，返回值可以不同，这种情况称作协变

//协变 同理指针类型的返回值也能构成协变
class Person {
public:
	int a;
	virtual Person& buyBucket(){
		std::cout << "全价" << std::endl;
		return *this;
	}
};
class student:public Person {
public:
	int b;
	virtual student& buyBucket() {
		std::cout << "半价" << std::endl;
		return *this;
	}
};

与隐藏的区别：

隐藏：在子类的作用域子类的函数，根据就近原则会屏蔽父类中的同名函数，即子类中的同名函数即构成对父类中函数的隐藏。

只需满足函数名相同即可构成隐藏，可以认为重写是一种非常特殊的隐藏。

如果父类和子类都有相同的方法,参数个数不同, 将子类对象赋给父类对象后, 采用父类对象调用该同名方法时，实际调用的是父类的方法

重写的格式：

构成重写的函数都应是虚函数，即使用virtual修饰的成员函数，同时还要满足三同（函数名、返回值、参数）

建议使用标准格式编写代码，但仍有以下特殊情况：

1.协变：当基类和派生类中该函数的返回值为父子关系的指针或者引用，返回值可以不同，这种情况称作协变

2.当派生类的虚函数如果与基类的虚函数构成重写时，派生类的虚函数可以省略virtual关键字。

这是因为派生类在继承基类的虚函数时，首先继承了虚函数的属性，此时只要满足三同的条件，无论该函数是否有virtual关键字修饰，都会被编译器认为是虚函数，触发重写。

析构函数的重写：析构函数的函数名会被编译器默认处理为destruct()

所以如果将析构函数声明为虚函数，那么析构函数也可以构成重写。由于第二种特殊情况的情况，当基类的析构函数声明为虚函数后，后续所有的派生类的析构函数，无论是否使用virtual修饰，都会与基类的析构函数构成重写。

这样是为了解决一个特殊的应用场景，当使用基类的指针指向new申请的派生类对象时，delete时，如果析构函数未构成重写，delete将会调用基类的析构函数去析构派生类，这样会导致崩溃

多态的原理：

首先介绍虚函数表，在定义了虚函数的类中，都会有一个虚函数表指针，指向该类的虚函数表，虚函数的表指针会在构造函数初始化列表进行初始化，当派生类继承基类时，会继承基类的虚函数表（本质是函数指针数组）；如果在派生类中实现了重写，那么派生类中的虚函数表会使用重写后函数的地址覆盖原地址。

总结虚函数表的生成过程，即：

1.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中

2.如果派生类重写了基类中某个虚函数，用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数

3.派生类自己新增加的虚函数按其在 派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后

注意：进行切片操作时，不会对虚函数表进行切片。这就导致，如果使用基类的对象调用函数，基类中的虚表仍是父类的虚表，无法实现多态。(基类的虚函数表指针会在初始化列表初始化，初始化后指向基类的虚表)

虚函数表同样存储在代码段上，因为一个类的不同对象共用一个虚函数表。如果存在栈上，那么每个对象都会维护一个自己的虚函数表，将会造成冗余。

 多态的本质即基类的引用或指针指向谁，就去谁的的虚函数表中找到对应的虚函数调用调用

ps：即使将虚函数定义为私有，仍可通过函数指针找到虚函数的地址直接调用，这构成了一定的安全隐患

抽象类

抽象类即包含了纯虚函数的类，抽象类又称为接口类。抽象类无法实例化出对象，如果其子类未完成对父类纯虚函数的重写，那么子类也是抽象类，同样无法完成实例化对象。

抽象类实质上完成了强制使子类去完成父类虚函数的重写。

什么是纯虚函数?  纯虚函数格式为 ：虚函数=0  如：virtual void A()=0;  纯虚函数一般只定义不实现，因为实现也没有意义。

如果一种事物，我们无法在现实世界中找到对应的实体，我们可以将它定义为抽象类。

通过抽象类，我们可以实现一切皆xx。如定义一个抽象文件类，在此抽象类中定义一个write()的纯虚函数，我们继承此抽象类并在在所有的具体类型中重写其相应write()函数，那么对于上层来说，无论哪种类型，我们都统一将它看作文件，且写入函数都是write()。

tips:在linux中，并不是此原理，而是使用C语言的函数指针实现了一切皆文件

PS:重载、重写和隐藏的区别

重载：两个函数在同一作用域下且函数名相同，就构成了函数重载，对参数、返回值没有要求。通过函数模板和类模板，在编译的时候重载适用于不同类型的函数，C++实现了泛型编程。

重写：两个函数分别在基类和派生类的作用域，且函数必须是虚函数，同时函数名、参数列表和返回值必须相同（协变情况除外）

隐藏（重定义）：两个函数分别在基类和派生类的作用域，且函数名相同，同时不满足重写的条件的两个函数构成隐藏