c++多态的定义和原理
目录
1、多态的定义和实现
多态的概念：多种形态去完成同一个行为，会出现不同的状态，叫做多态；
1.多态的构成条件
多态是在不同继承关系的类对象，调用同一个函数，产生的不同行为；
那么在继承中要构成多态还有两个条件：
1.必须通过基类的指针或者引用调用虚函数；
2.被调用的必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写；
2.虚函数
虚函数：被virtual修饰的是类成员函数就是虚函数；
virtual void xu()
{
cout << "this is student" << endl;
}
3.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函数名，返回值，参数类型完全相同)，称为子类虚函数重写了基类的虚函数；
class person
{
public:
virtual void xu()
{
cout << "this iis person" << endl;
}
};
class student:public person
{
public:
void xu()
{
cout << "this is student" << endl;
}
};注意：在重写虚函数时，派生类的虚函数可以不加virtual关键字，因为派生类已经继承了基类的虚函数，依然保持虚函数属性，但是这种写法不规范，所以我们尽量不这样写；
4.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不同)
派生类重写虚函数时，与基类虚函数的返回值不一样，基类虚函数返回基类对象的指针或引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针和引用；这就叫做协变；
class person
{
public:
virtual person* xu()
{
cout << "this iis person" << endl;
}
};
class student:public person
{
public:
virtual student* xu()
{
cout << "this is student" << endl;
}
};2、析构函数的重写(基类与派生类的析构函数名字不同)
如果基类析构函数为虚函数，那么派生类析构函数无论是否加virtual关键字，都与基类析构函数构成重写，虽然函数名不同，看起来违背了规则，其实这里可以理解成编译器对析构函数的名称进行了特殊处理，编译后析构函数的名称同一命名为destructor;
p1调用基类的析构函数，p2调用派生类的析构函数，先析构派生类，再析构基类，所以p2调用了两个析构函数；
5.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；
6.重载，覆盖(重写)和隐藏(重定义)
2、抽象类
概念
在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数，包含纯虚函数的类称为抽象类(也叫做接口类)，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，另外纯虚函数更体现了接口继承，
class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "Benz-舒适" << endl;
}
};
class BMW :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "BMW-操控" << endl;
}
};
void Test()
{
Car* pBenz = new Benz;
pBenz->Drive();
Car* pBMW = new BMW;
pBMW->Drive();
}虽然不能实例化父类的对象，但是可以用父类的指针或者引用，构造子类，前提是子类重写了父类的虚函数；
接口继承和实现继承
普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实现。虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。
3、多态的原理
1.虚函数表
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Func1()" << endl;
}
private:
int _a = 1;
char _b = 'a';
};
int main()
{
//在32位平台下，sizeof(Base)是多少？
cout << sizeof(Base) << endl;
return 0;
}答案是12，为什么呢？
我们调试一下发现，Base类中存了一个_vfptr指针，我们叫做虚函数表指针，一个含有虚函数的类至少会有一个虚函数表指针，因为虚函数的地址要放到虚函数表中，虚函数表也叫做虚表，
我们进行一个改造：
1.我们增加一个派生类Derive去继承Base；
2.在Derive中重写 Func1；
3.Base在增加一个虚函数Func2和普通函数Func3 ；
class Base
{
public:
virtual void Func1() { cout << "Func1()" << endl; }
virtual void Func2() { cout << "Func2()" << endl; }
void Func3() { cout << "Func3()" << endl; }
private:
int _a = 1;
char _b = 'a';
};
class Derive :public Base
{
public:
virtual void Func1(){cout << "Func1()" << endl;}
private:
int _d = 2;
};
int main()
{
Base b;
Derive d;
return 0;
}
通过调试发现：
1.b中有两个虚函数，所以虚函数表里存了两个地址，Func3不是虚函数，所以虚函数表里没有；
2.d中继承了基类中的虚函数，对Func1进行重写，所以d中的虚函数表中Func1的地址和基类的Func1有所不同，因为派生类对Func2没有进行重写，所以只是继承下来，并没有改变Func2的地址，Func3也继承下来了，但是没有放到虚表里；
3.虚函数表本质是一个函数指针数组，一般这种情况这个数组最后面放了一个nullptr；
4.派生类虚表的形成：先是将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类的虚表中，如果派生类重写了基类某个虚函数，用派生类的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数，派生类自己新增的虚函数按其在派生类中的声明顺序增加到派生类虚表的最后；
5.注意：虚函数本质还是存到代码段中，虚函数表中存的是虚函数的地址；
2.多态的原理
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; }
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{
Person Mike;
Func(Mike);
Student Johnson;
Func(Johnson);
return 0;
}
观察上图，people指向基类对象时，p->BuyTicket()是在基类的虚表中找到虚函数是person::BuyTicket，person指向派生类对象时，p->BuyTicket()是在派生类的虚表中找到是对基类虚函数重写的函数，也就是student::BuyTicket,
因为派生类的虚函数对基类的虚函数进行了重写，所以指向父类的调用父类的虚函数，指向子类的调用子类的虚函数，由于将子类通过引用传给父类，发生了切片，所以才能产生多态的效果；
4、多继承中的虚函数表
class Base1 {
public:
virtual void func1() {cout << "Base1::func1" << endl;}
virtual void func2() {cout << "Base1::func2" << endl;}
private:
int b1;
};
class Base2 {
public:
virtual void func1() {cout << "Base2::func1" << endl;}
virtual void func2() {cout << "Base2::func2" << endl;}
private:
int b2;
};
class Derive : public Base1, public Base2 {
public:
virtual void func1() {cout << "Derive::func1" << endl;}
virtual void func3() {cout << "Derive::func3" << endl;}
private:
int d1;
};
typedef void(*VFPTR) ();
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{
cout << " 虚表地址>" << vTable << endl;
for (int i = 0; vTable[i] != nullptr; ++i)
{
printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->", i, vTable[i]);
VFPTR f = vTable[i];
f();
}
cout << endl;
}
int main()
{
Derive d;
VFPTR* vTableb1 = (VFPTR*)(*(int*)&d);
PrintVTable(vTableb1);
VFPTR* vTableb2 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d+sizeof(Base1)));
PrintVTable(vTableb2);
return 0;
}从下图可以就看到：多继承派生类的未重写的虚函数放在第一个继承基类部分的虚函数表中
原文地址：https://blog.csdn.net/soi55gshig/article/details/140162943
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