c++多态

原文：【C++】多态（举例+详解，超级详细）_c++多态-CSDN博客

C++---静态多态与动态多态-CSDN博客

C++多态与虚函数表-CSDN博客

 

 c++的多态分为两种，一种是静态多态，一种是动态多态。我们一般说的虚函数的方法其实是属于动态多态。

 

继承中构成动态多态的两个条件：

1. 通过基类的指针或引用调用虚函数

2. 被调用的函数是虚函数

（要注意与隐藏的关系，隐藏不要求虚函数和参数，且基类的同名函数仍然存在，可以通过基类名字进行访问；而多态或说重写就只有一个函数了，即派生类重写的函数，虚表中也不会存基类的虚函数，只存派生类重写的函数）

 

虚函数：virtual修饰的函数

重写基类虚函数时，派生类的虚函数函数即使不加virtual也构成重写，仍旧保持虚函数属性。

虚函数重写的两个特例：

1. 派生类虚函数返回类型是基类返回类型的子类，称为协变

class A {};
class B : public A {};
class Person {
public:
    virtual A* f() { return new A; }
};
class Student : public Person {
public:
    virtual B* f() { return new B; }
};

2. 析构函数

基类的析构函数为虚函数，派生类的析构函数一定构成重写（即使名字不同）。编译器对对析构函数同一处理成destructor。

需要注意的是基类的析构函数需要声明为虚函数，否则释放基类指针（指向派生类）是只会调用基类的析构函数。

class A
{
public:
    virtual void func(int val = 1)
    { 
        std::cout << "A->" << val << std::endl; 
    }
    virtual void test()
    { 
        func(); 
    }
};
 
class B : public A
{
public:
    void func(int val = 0)
    { 
        cout << "B->" << val << std::endl; 
    }
};
 
int main(int argc, char* argv[])
{
    B*p = new B;
    p->test();
    return 0;
}

注意这里输出的是B->1，因为虚函数时接口继承，实现重写，func的参数还是val=1。

 

override 检查派生类虚函数是否重写了基类的某个函数，如果没有就编译报错；final 修饰虚函数，表示该虚函数不能被重写。

class Car
{
public:
    virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
    virtual void Drive() { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};

class Car {
public:
    virtual void Drive() {}
};
class Benz :public Car {
public:
    virtual void Drive() override { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};

 

纯虚函数：

基类中声明的虚函数，在后面加上“=0”，基类中没有实现，需要派生类去实现，这种函数叫纯虚函数。包含纯虚函数的类叫抽象类，抽象类不能实例化对象，需要通过派生类实现纯虚函数后在派生类中实例化。

 

这里还要讲一下底层实现：

class A {
public:
    virtual void vfunc1();
    virtual void vfunc2();
    void func1();
    void func2();
private:
    int m_data1, m_data2;
};
 
class B : public A {
public:
    virtual void vfunc1();
    void func1();
private:
    int m_data3;
};
 
class C: public B {
public:
    virtual void vfunc2();
    void func2();
private:
    int m_data1, m_data4;
};

由于这三个类都有虚函数，故编译器为每个类都创建了一个虚表，即类A的虚表（A vtbl），类B的虚表（B vtbl），类C的虚表（C vtbl）。类A，类B，类C的对象都拥有一个虚表指针，*__vptr，用来指向自己所属类的虚表。 
类A包括两个虚函数，故A vtbl包含两个指针，分别指向A::vfunc1()和A::vfunc2()。 
类B继承于类A，故类B可以调用类A的函数，但由于类B重写了B::vfunc1()函数，故B vtbl的两个指针分别指向B::vfunc1()和A::vfunc2()。 
类C继承于类B，故类C可以调用类B的函数，但由于类C重写了C::vfunc2()函数，故C vtbl的两个指针分别指向B::vfunc1()（指向继承的最近的一个类的函数）和C::vfunc2()。 
虽然图3看起来有点复杂，但是只要抓住“对象的虚表指针用来指向自己所属类的虚表，虚表中的指针会指向其继承的最近的一个类的虚函数”这个特点，便可以快速将这几个类的对象模型在自己的脑海中描绘出来。

非虚函数的调用不用经过虚表，故不需要虚表中的指针指向这些函数。

 

此外还有静态多态：

1. 函数重载

2. 模板

特点是编译时绑定对应的方法，动态多态是运行时绑定方法。静态多态，编译时期的多态，编译器可以根据函数实参的类型确定要调用的函数，或确定模板类的具体类型。其中函数重载又包括普通函数的重载和成员函数的重载，与参数个数以及类型有关，与参数名和返回类型无关。