多态 *笔记1
实现多态：虚函数
多态的本质：
形式上，使用统一的父类指针做一般性处理，
但是实际执行时，这个指针可能指向子类对象，
形式上，原本调用父类的方法，但是实际上会调用子类的同名方法。
【注意】
程序执行时，父类指针指向父类对象，或子类对象时，在形式上是无法分辨的！
只有通过多态机制，才能执行真正对应的方法。
基础：虚函数的使用
虚函数的定义：
在函数的返回类型之前使用virtual
只在成员函数的声明中添加virtual, 在成员函数的实现中不要加virtual
虚函数的继承：
l 如果某个成员函数被声明为虚函数，那么它的子类【派生类】，以及子类的子类中，所继承的这个成员函数，也自动是虚函数。
l 如果在子类中重写这个虚函数，可以不用再写virtual, 但是仍建议写virtual, 更可读！
进阶1：虚函数的原理-虚函数表
单个类的虚函数表
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#include <iostream> using namespace std;
class Father { public: virtual void func1() { cout << "Father::func1" << endl; } virtual void func2() { cout << "Father::func2" << endl; } virtual void func3() { cout << "Father::func3" << endl; } void func4() { cout << "非虚函数：Father::func4" << endl; } public: //为了便于测试，特别该用public int x = 100; int y = 200; static int z; };
typedef void (*func_t)(void); int Father::z = 1; int main(void) { Father father;
// 含有虚函数的对象的内存中，最先存储的就是“虚函数表” cout << "对象地址：" << (int*)&father << endl;
int* vptr = (int*)*(int*)&father; cout << "虚函数表指针vptr：" << vptr << endl;
cout << "调用第1个虚函数: "; ((func_t) * (vptr + 0))();
cout << "调用第2个虚函数："; ((func_t) * (vptr + 1))();
cout << "调用第3个虚函数: "; ((func_t) * (vptr + 2))();
cout << "第1个数据成员的地址: " << endl; cout << &father.x << endl; cout << std::hex << (int)&father + 4 << endl; cout << "第1个数据成员的值：" << endl; cout << std::dec << father.x << endl; cout << *(int*)((int)&father + 4) << endl;
cout << "第2个数据成员的地址: " << endl; cout << &father.y << endl; cout << std::hex << (int)&father + 8 << endl; cout << "第2个数据成员的值：" << endl; cout << std::dec << father.y << endl; cout << *(int*)((int)&father + 8) << endl;
cout << "sizeof(father)==" << sizeof(father) << endl;
Father father2; cout << "father的虚函数表："; cout << *(int*)(*(int*)&father) << endl; cout << "father2的虚函数表："; cout << *(int*)(*(int*)&father2) << endl;
system("pause"); return 0; } |
执行效果：
VS的对象内存分布分析：
项目的命令行配置中添加： /d1 reportSingleClassLayoutFather
手绘内存分布：
对象内，首先存储的是“虚函数表指针”，又称“虚表指针”。
然后再存储非静态数据成员。
对象的非虚函数，保存在类的代码中！
对象的内存，只存储虚函数表和数据成员
（类的静态数据成员，保存在数据区中，和对象是分开存储的）
添加虚函数后，对象的内存空间不变！仅虚函数表中添加条目
多个对象，共享同一个虚函数表！
使用继承的虚函数表
Demo.cpp
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#include <iostream> using namespace std;
class Father { public: virtual void func1() { cout << "Father::func1" << endl; } virtual void func2() { cout << "Father::func2" << endl; } virtual void func3() { cout << "Father::func3" << endl; } void func4() { cout << "非虚函数：Father::func4" << endl; } public: //为了便于测试，特别该用public int x = 100; int y = 200; };
class Son : public Father { public: void func1() { cout << "Son::func1" << endl; } virtual void func5() { cout << "Son::func5" << endl; } };
typedef void (*func_t)(void);
int main(void) { Father father; Son son;
// 含有虚函数的对象的内存中，最先存储的就是“虚函数表” cout << "son对象地址：" << (int*)&son << endl;
int* vptr = (int*)*(int*)&son; cout << "虚函数表指针vptr：" << vptr << endl;
for (int i = 0; i < 4; i++) { cout << "调用第" << i + 1 << "个虚函数："; ((func_t) * (vptr + i))(); }
for (int i = 0; i < 2; i++) { // +4 是因为先存储了虚表指针 cout << *(int*)((int)&son + 4 + i * 4) << endl; }
system("pause"); return 0; } |
执行效果：
内存分布：
对象内，首先存储的是“虚函数表指针”，又称“虚表指针”。
然后再存储非静态数据成员。
对象的非虚函数，保存在类的代码中！
对象的内存，只存储虚函数表和数据成员
（类的静态数据成员，保存在数据区中，和对象是分开存储的）
添加虚函数后，对象的内存空间不变！仅虚函数表中添加条目
多个对象，共享同一个虚函数表！
多重继承的虚函数表
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#include <iostream>
using namespace std;
class Father { public: virtual void func1() { cout << "Father::func1" << endl; } virtual void func2() { cout << "Father::func2" << endl; } virtual void func3() { cout << "Father::func3" << endl; } void func4() { cout << "非虚函数：Father::func4" << endl; } public: int x = 200; int y = 300; static int z; };
class Mother { public: virtual void handle1() { cout << "Mother::handle1" << endl; } virtual void handle2() { cout << "Mother::handle2" << endl; } virtual void handle3() { cout << "Mother::handle3" << endl; } public: //为了便于测试，使用public权限 int m = 400; int n = 500; };
class Son : public Father, public Mother { public: void func1() { cout << "Son::func1" << endl; } virtual void handle1() { cout << "Son::handle1" << endl; } virtual void func5() { cout << "Son::func5" << endl; } };
int Father::z = 0;
typedef void(*func_t)(void);
int main(void) { Son son; int* vptr = (int*) * (int*)&son; cout << "第一个虚函数表指针：" << vptr << endl;
for (int i = 0; i < 4; i++) { cout << "调用第" << i + 1 << "个虚函数:"; ((func_t) * (vptr + i))(); }
for (int i = 0; i < 2; i++) { cout << *(int*)((int)&son + 4 + i * 4) << endl; }
int* vptr2 = (int*) * ((int*)&son + 3); for (int i = 0; i < 3; i++) { cout << "调用第" << i + 1 << "个虚函数:"; ((func_t) * (vptr2 + i))(); }
for (int i = 0; i < 2; i++) { cout << *(int*)((int)&son + 16 + i * 4) << endl; }
system("pause"); return 0; } |
执行结果
内存分布
进阶2：final
用来修饰类，让该类不能被继承
理解：使得该类终结！
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class XiaoMi { public: XiaoMi(){} };
class XiaoMi2 final : public XiaoMi { XiaoMi2(){} };
class XiaoMi3 : public XiaoMi2 { //不能把XiaoMi2作为基类
}; |
用来修饰类的虚函数，使得该虚函数在子类中，不能被重写
理解：使得该功能终结！
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class XiaoMi { public: virtual void func() final; };
void XiaoMi::func() { //不需要再写final cout << "XiaoMi::func" << endl; }
class XiaoMi2 : public XiaoMi { public: void func() {}; // 错误！不能重写func函数 }; |
进阶3：override
override仅能用于修饰虚函数。
作用：
1. 提示程序的阅读者，这个函数是重写父类的功能。
2. 防止程序员在重写父类的函数时，把函数名写错。
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#include <iostream> using namespace std;
class XiaoMi { public: virtual void func() { cout << "XiaoMi::func" << endl; }; };
class XiaoMi2 : public XiaoMi { public: void func() override {} //void func() override; 告诉程序员func是重写父类的虚函数 //void func1() override{} 错误！因为父类没有func1这个虚函数 };
int main(void) { XiaoMi2 xiaomi; return 0; } |
override只需在函数声明中使用，不需要在函数的实现中使用。
遗失的子类析构函数
为了防止内存泄露，最好是在基类析构函数上添加virtual关键字，使基类析构函数为虚函数
目的在于，当使用delete释放基类指针时，会实现动态的析构：
如果基类指针指向的是基类对象，那么只调用基类的析构函数
如果基类指针指向的是子类对象，那么先调用子类的析构函数，再调用父类的析构函数
浙公网安备 33010602011771号