多态的底层实现原理

1、首先介绍多态的基本概念

1.1虚函数:在函数前面加上virtual关键字,变成虚函数,那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了

1.2 多态分为两类

  • 静态多态:函数重载和运算符重载属于静态多态,复用函数名
  • 动态多态:派生类和虚函数实现运行时多态

1.3 静态多态和动态多态的区别:

  • 静态多态的函数地址早绑定,在编译阶段确定函数地址
  • 动态多态的函数地址晚绑定,在运行阶段确定函数地址

1.4 使用动态多态需满足条件

  • 有继承关系
  • 子类重写父类的虚函数(其中,重写指的是子类中函数返回值类型,函数名,参数列表都需要和父类中的虚函数完全一致,子类中虚函数名的返回值类型前面virtual可写也可不写)

1.5 如何使用动态多态

  • 父类的指针或者引用,来指向子类对象
  • eg:void dospeak (Animal & animal) //参数即为父类的指针或引用

2.多态的底层实现

父类中写了一个虚函数后,内部便有个一个虚函数指针vfptr,虚函数指针会指向一个虚函数表vftable,表的内部记录的是虚函数的地址

  • vfptr:虚函数(表)指针

  • v:virtual

  • f:function

  • ptr:pointer

  • vftable:虚函数表

  • v:virtual

  • f:function

  • table:table

当发生继承时(此处默认为public继承),子类将继承父类的所有元素。因此,子类也就继承了父类中的虚函数指针,此时子类和父类完全相同,子类和父类中的虚函数指针指向的都是父类中虚函数地址。但是当子类重写了父类中的虚函数后,子类中的虚函数表内部会替换成子类的虚函数地址,父类中的虚函数指针不发生变化。当父类的指针或引用指向子类对象时,将发生多态。因此,当上述函数(即参数为父类指针或引用)的参数指向子类时,将从子类的虚函数表中找到虚函数的地址,此时读取的是子类中的虚函数。由此形成动态的运行中确定函数地址。

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