C++进阶(五) : 多态【详解】

1、 什么是多态

在面向对象中，多态（动态多态）是指基类指针或引用指向子类对象，在运行时根据基类的引用（指针）的指向内容动态调用实际绑定对象函数的行为。

与之相对应的是静态多态，静态多态是编译器在编译期间完成的，编译器会根据实参类型来选择调用合适的函数，如果有合适的函数就调用，没有的话就会发出警告或者报错，如函数重载，非虚函数重写等。

多态是设计模式/软件框架的基础。

 2、多态的条件

1. 有继承
2. 有虚函数重写（被 virtual 声明的函数叫虚函数）
3. 有父类指针（引用）指向子类对象

3、多态的实现原理

当类中声明了虚函数时，编译器就会为该类生成一张虚函数表，且由编译器自己维护，里面存储的是该类的所有虚(virtual)成员函数。

之后当我们用这个类创建对象时，就会在对象中产生一个 vptr指针(虚函数指针)，存储在实例对象内存的最前面的位置，这个vptr指针指向的就是该类的虚函数表。

在多态函数调用时, 实例对象会通过vptr指针到该类的虚函数表中查找实际应被调用的函数，从而找到正确的函数入口地址。

 注：出于效率考虑，没有必要将所有成员函数都声明为虚函数。

当父子类都含有虚函数时：

1. 子类会将父类的虚函数表拷贝一份。
2. 父类虚函数未被覆盖时，虚函数表中该位置内容不变，依然是父类到虚函数地址。
3. 父类虚函数被覆盖时，虚函数表中该位置内容呗替换为子类的虚函数地址。
4. 多继承时，子类会包含多个虚函数表以及虚函数表指针，分别指向从不同父类拷贝来的虚函数表内容

 4、虚函数知识点问答 

1. 构造函数可以成为虚函数吗？

不可以。因为父类对象会在子类之前进行构造，此时子类部分的数据成员还未初始化， 因此调用子类的虚函数是不安全的，故而C++不会进行动态联编。

2. 析构函数可以成为虚函数吗？

可以，并且产生动态多态。因为析构函数是在对象销毁之前被调用，即在对象销毁前  虚函数表指针是正确指向对应的虚函数表。且建议将析构函数声明为虚构函数的，因为虚析构函数可以指引 delete 运算符正确析构动态对象，即当父类指针指向子类对象时，通过父类指针去释放所有子类的内存空间，避免内存泄露。

3. 构造函数中可以调用虚函数发生多态吗？

构造函数中可以调用虚函数，但是不可能发生多态行为，因为在构造函数执行时，虚函数表指针可能未被正确初始化。

4. 析构函数中可以调用虚函数发生多态吗？

析构函数是用来销毁一个对象的，在销毁一个对象时，先调用子类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。所以在调用基类的析构函数时，派生类对象的数据成员已经“销毁”，这个时再调用子类的虚函数已经没有意义了。