C++多态与多态原理以及重载和重写（覆盖）的区别

1. 多态

多态分为两类：静态多态（编译时多态）和动态多态（运行时多态）
  静态多态就是我们所熟悉的函数重载和运算符重载，而派生类和虚函数实现动态多态。
  静态多态和动态多态的区别就是函数地址是早绑定(静态联编)还是晚绑定(动态联编)。如果函数的调用，在编译阶段就可以确定函数的调用地址，并产生代码，就是静态多态(编译时多态)，就是说地址是早绑定的。而如果函数的调用地址不能编译不能在编译期间确定，而需要在运行时才能决定，这这就属于晚绑定(动态多态,运行时多态)。

#include
using namespace std;

class Father{
public:
    void Func(){
        cout<<"Father::Func()"<<endl;
    }
};
class Son:public Father{
public:
    void Func(){
        cout<<"Son::Func()"<<endl;
    }
};
void doFunc(Father& person){
    person.Func();
}
int main(){
    Father f;
    f.Func();//自身成员函数调用
    doFunc(f);//自身成员函数调用
    cout<<"======================"<<endl;
    Son s;
    s.Func();//同名隐藏
    doFunc(s);//隐式类型转换之后调用父类成员函数
    cout<<"======================"<<endl;
    Son* ps = &s;
    ps->Func();//同名隐藏
    cout<<"======================"<<endl;
    Father* pf = &s;
    pf->Func();//隐式类型转换之后调用父类成员函数
}

运行结果：

  如果仅是简单的继承关系，不同类型对象调用相同接口（void doFunc(Father& person)）想完成不同的行为是不可能的。但是如果做一个简单的转变（在父类成员函数前加个virtual关键字），这就使不同类型对象调用相同接口完成不同的行为变为可能：

#include
using namespace std;

class Father{
public:
    virtual void Func(){
    //void Func(){
        cout<<"Father::Func()"<<endl;
    }
};
class Son:public Father{
public:
    void Func(){
        cout<<"Son::Func()"<<endl;
    }
};
void doFunc(Father& person){
    person.Func();
}
int main(){
    Father f;
    f.Func();//自身成员函数调用
    doFunc(f);//自身成员函数调用
    cout<<"======================"<<endl;
    Son s;
    s.Func();//同名隐藏
    doFunc(s);//多态
    cout<<"======================"<<endl;
    Son* ps = &s;
    ps->Func();//同名隐藏
    cout<<"======================"<<endl;
    Father* pf = &s;
    pf->Func();//多态
}

运行结果：

这就完成了多态。
多态成立的三个条件：
1.继承
2.子类重写(覆盖)父类虚函数
  a) 返回值，函数名字，函数参数，必须和父类完全一致(析构函数除外)
  b) 子类中virtual关键字可写可不写，建议写
3.父类指针/引用指向子类

虚函数定义规则：
  1.如果虚函数在基类与派生类中出现，仅仅是名字相同，而形式参数不同，或者是返回类型不同，有无const.那么即使加上了virtual关键字，也是不会覆盖。
　　2.只有类的成员函数才能说明为虚函数，因为虚函数仅适合用与有继承关系的类对象，所以普通函数不能说明为虚函数。
　　3.静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数的特点是不受限制于某个对象。
　　4.内联(inline)函数不能是虚函数，因为内联函数不能在运行中动态确定位置。即使虚函数在类的内部定义，但是在编译的时候系统仍然将它看做是非内联的。
　　5.构造函数不能是虚函数，因为构造的时候，对象还是一片未定型的空间，只有构造完成后，对象才是具体类的实例。
　　6.析构函数可以是虚函数,而且通常声明为虚函数。

2. 多态原理

当父类中有了虚函数后，内部结构就发生了改变，其内部多了一个 vfptr（virtual function pointer虚函数表指针），vfptr指向 vftable (虚函数表)
C/C++虚函数和虚函数表概念及实现原理

虚函数表
虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构
虚函数表是由编译器自动生成和维护的
virtual函数会被编译器放入虚函数表中
存在虚函数时,每个对象当中都有一个指向虚函数表的指针(vptr指针)

分析下面代码：

#include
using namespace std;
class Animal{
public:
	virtual void speak(){
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
	virtual void eat(){
		cout << "动物在吃饭" << endl;
	}
};
class Cat :public Animal{
public:
	virtual void speak(){
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
	virtual void eat(){
		cout << "小猫在吃鱼" << endl;
	}
};
void doSpeak(Animal & animal) {//Animal & animal = cat
	animal.speak();
}
//如果发生了继承的关系，编译器允许进行类型转换
void test01(){
	Cat cat;
	doSpeak(cat);
}
int main(){
	test01();
	return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

小猫在说话

1. 当父类声明了虚函数之后，会在类内产生一个vfptr指针，指向其虚函数表，虚函数表内容为&Animal::speak
2. 在Cat类创建对象的时候，调用构造函数，会将其所有的vfptr都指向自己的虚函数表，表内容为&Cat::speak，这一步，子类写speak父类的虚函数，这种写法叫做重写（override），又叫做覆盖
3. 这样正在执行时，Animal* animal = new Cat; animal.speak();程序就会直接调用虚函数表里的内容

3. 重载和重写（覆盖）的区别

No.	重载	重写（覆盖）
1	重载要求函数名相同，但是参数列表必须不同，返回值可以相同也可以不同。	覆盖要求函数名、参数列表、返回值必须相同。
2	在类中重载是同一个类中不同成员函数之间的关系。	在类中覆盖则是子类和基类之间不同成员函数之间的关系。
3	重载函数的调用是根据参数列表决定。	覆盖函数的调用是根据对象类型决定。
4	重载函数是在编译时确定调用一个函数。	覆盖函数是在执行时确定调用个函数。