【C/C++】多态的概念 | 虚函数 | 虚函数指针

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c语言内容：

专栏：c语言之路重点知识整合

【c语言】全部知识点总结

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一、多态的概念

多态是C++面向对象编程中重要的特性。相同的行为方式可能导致不同的行为结果，即产生了多种形态行为，即多态。

就是不同的类可以共享一个函数，但是各自的实现不同

为了实现多态，首先要有继承关系，在基类中声明一个虚函数，然后再派生类中进行不同的实现

根据继承中的父类指针可以指向子类对象：继承的条件下，父类的指针可以指向任何继承于该类的子类对象，多种子类对象具有多种形态由父类的指针统一管理 父类的指针也会具有多种形态

多种子类表现为多种形态由父类的指针进行统一，那么这个父类指针就具有了多种形态。(多态)

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总结一下C++多态的必要条件：

• 存在继承关系，并且父类类型的指针指向某个子类，通过该指针调用虚函数
• 父类中存在虚函数 (virtual修饰) ，且子类中重写了父类的虚函数

重写：虚函数存在的前提下，子类中定义了和父类中一模一样的虚函数

举个栗子：

定义两个子类CSon和CSon2继承于父类CFather，父类中定义两个虚函数

只在CSon子类中进行重写，在CSon2中不重写

#include 
using namespace std;
class CFather {
public:
	virtual void funSon()
	{
		cout << "CFather::virtual void fun()" << endl;
	}
	virtual void funSon2()
	{
		cout << "CFather::virtual void fun()" << endl;
	}
};


class CSon :public CFather
{
public:
	void fun1()
	{
		cout << "CSon::fun1()" << endl;
	}
	void funSon()
	{
		cout << "CSon::virtual void fun()" << endl;
	}
};
class CSon2 :public CFather
{
public:
	void funSon2()
	{
		cout << "CSon2::virtual void fun()" << endl;
	}
};
int main()
{
	CFather* pfa = new CSon;
	pfa->funSon();	//非多态
	pfa->funSon2(); //多态
	
	return 0;
}

其中：重写过父类中虚函数的CSon类中的funSon()实现多态，而未重写的funSon2()未实现多态

什么是虚函数？虚函数是如何实现多态的？

二、虚函数

1.虚函数大小

定义虚函数需要使用virtual关键字，虚函数的定义格式： virtual 返回类型 函数名();

virtual void fun();

当只定义一个空类时，输出类对象的大小为1 ：为占位作用

如果在类中定义虚函数后，对象的内存空间会变为多少呢？

定义后执行发现，不管定义几个虚函数，对象的内存空间大小都为4

即

虚函数属于类，在编译器存在

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2.虚函数指针

当我们在基类中定义了一个虚函数后并定义对象后(不定义对象没有虚函数指针)，在调试下可以发现编译期自动添加了一个类型为void**的二级指针_vfptr

再定义一个对象，虚函数指针也随之增加了一个

但是查看地址，这两个虚函数指针指向了同一个内存空间，
即

虚函数指针属于对象，占用对象内存空间，定义多个对象就会存在多份的虚函数指针

• 定义对象才会存在虚函数指针

• 每个对象的虚函数指针都指向了同一个虚函数列表

• 虚函数指针在构造函数中的初始化参数列表进行初始化(编译期自动完成)

3.虚函数列表

虚函数指针指向的是一个函数指针数组，为虚函数列表(vftable)
其中

每一个元素存储的是虚函数的地址，顺序为虚函数在类中定义顺序

• 虚函数列表属于类，在编译期存在，为所有对象共享
• 必须通过真实存在的对象调用，无对象或空指针对象无法调用虚函数

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