【C++】：多态

目录

1.多态的定义与实现

 2.虚函数

3.C++11 override 和 final  

4.抽象类（纯虚函数）

 5.多态的原理

6.动态绑定与静态绑定  

---

1.多态的定义与实现

多态是在不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生了不同的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票全价，Student对象买票半价

那么在继承中要构成多态还有两个条件：

• 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
•  被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

 2.虚函数

        虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

class Person 
{
public:
     virtual void BuyTicket() 
    {
         cout << "买票-全价" << endl;
    }
};

 虚函数的重写

        虚函数的 重写(覆盖) ：派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的 返回值类型、函数名字、参数列表完全相同 )，称子类的虚函数重写了基类的虚函数。

class Person 
{
public:
    virtual void BuyTicket() 
    { 
        cout << "买票-全价" << endl; 
    }
};

class Student : public Person 
{
public:
    virtual void BuyTicket() 
    { 
        cout << "买票-半价" << endl; 
    }
//注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，虽然也可以构成重写
/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};

void Func(Person& p)
{ 
    p.BuyTicket(); 
}

int main()
{
    Person ps;
    Student st;
    Func(ps);
    Func(st);
    return 0;
}

虚函数重写的两个例外： 

1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

          派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数 返回值类型不同 。即基类虚函数返回基类对象的指

针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时，称为协变

2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

         如果 基类的析构函数为虚函数 ，此时 派生类析构函数只要定义 ，无论是否加virtual关键字，

都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同，

看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处

理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor

3.C++11 override 和 final  

• final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写
• override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。

4.抽象类（纯虚函数）

•         在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。
•         包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。
•         派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，
•         派生类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写

class Car
{
public:
    virtual void Drive() = 0;
};

 5.多态的原理

#include
#include
using namespace std;

class A
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
private:
	int _a = 1;
};
int main()
{
	A a;
	cout << sizeof(A) << endl; //sizeof(A)等于多少？

	return 0;
}

我们发现在64位平台下，sizeof（A）等于16，不应该等于4吗？

我们发现除了_b成员，还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面，这个跟平台有关)，对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针

---

一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针，因为 虚函数的地址要被放到虚函数表中 ，虚函数表也简称虚表。那么派生类中这个表放了些什么呢？

#include
#include
using namespace std;
// 我们增加一个派生类B去继承基类A
// B中重写Func1
// 基类再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
class A
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "A::Func1()" << endl;
	}
	virtual void Func2()
	{
		cout << "A::Func2()" << endl;
	}
	void Func3()
	{
		cout << "A::Func3()" << endl;
	}
private:
	int _a = 1;
};
class B : public A
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "B::Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};
int main()
{
	A a;
	B b;

	return 0;
}

• 派生类对象b中也有一个虚表指针，b对象由两部分构成，一部分是父类继承下来的成员，虚 表指针也就是存在部分的另一部分是自己的成员。
• 基类a对象和派生类b对象虚表是不一样的，这里我们发现Func1完成了重写，所以b的虚表中存的是重写的B::Func1，所以虚函数的重写也叫作覆盖，覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。
• 另外Func2继承下来后是虚函数，所以放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函 数，所以不会放进虚表。
• 虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。
• 总结一下派生类的虚表生成：a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 b.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 c.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:虚表存的是虚函数指针，不是虚函数，虚函数和普通函数一样的，都是存在代码段的，只是他的指针又存到了虚表中。另外对象中存的不是虚表，存的是虚表指针。那么虚表存在哪的呢？在vs下是存在代码段的

---

#include
using namespace std;

class A
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "A::Func1()" << endl;
	}
	virtual void Func2()
	{
		cout << "A::Func2()" << endl;
	}
	void Func3()
	{
		cout << "A::Func3()" << endl;
	}
private:
	int _a = 1;
};
class B : public A
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "B::Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

void C(A& p)
{
	p.Func1();
}
int main()
{
	A a;
	C(a);

	B b;
	C(b);
	return 0;
}

• p是指向a对象时，p->Fun1()在a的虚表中找到虚函数,也就是在基类中的虚表中找A::Fun1()
• p是指向b对象时，p->Fun1()在b的虚表中找到虚函数,也就是在派生类中的虚表中找Fun1(),因为Fun1(),已经重写了（或者说是覆盖），所以找到了B::Fun1(),若没有重写，则找不到，无法形成多态
• 这样就实现出了不同对象去完成同一行为时，展现出不同的形态，这就形成了多态

6.动态绑定与静态绑定  

• 静态绑定又称为前期绑定(早绑定)，在程序编译期间确定了程序的行为，也称为静态多态，比如：函数重载
• 动态绑定又称后期绑定(晚绑定)，是在程序运行期间，根据具体拿到的类型确定程序的具体行为，调用具体的函数，也称为动态多态