前言

需要声明的，这两篇文章（C++之多态（上下篇））的运行环境都是在vs2013下的x86程序中，涉及的指针都是4bytes。如果要在其他平台下，部分代码需要改动。比如：如果是x64程序，则需要考虑指针是8bytes问题等等。

1.多态的概念

1.1概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

举个例子：比如买票这个行为，当普通人买票时，是全价买票；学生买票时，是半价买票；军人买票时，是优先买票。

2.多态的定义及实现

2.1 虚函数

虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。
ps: 普通函数不能用virtual修饰，会报错。

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

2.2 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。（需要满足三同：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，不符合重写就是隐藏关系），称派生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:
	//虚函数重写/覆盖条件：虚函数+三同（函数名、参数、返回值）
	//不符合重写，就是隐藏关系
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};

虚函数重写的两个例外：

2.3 多态的构成条件

多态是在不同继承关系的类对象，去调用同一个函数，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。
在继承中构成多态还要满足两个条件：
1.必须通过基类的指针或者引用去调用虚函数
2.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

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

class Student :public Person
{
public:
	//虚函数重写/覆盖条件：虚函数+三同（函数名、参数、返回值）
	//不符合重写，就是隐藏关系
	//**特例1：子类虚函数不加virtual,依旧构成重写(实际最好加上)**
	//void BuyTicket()
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};

class Soldier :public Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "优先买票" << endl;
	}
};

//多态的两个条件
//1、虚函数重写
//2、父类指针或者引用去调用虚函数

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

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

特例1：子类虚函数不加virtual,依旧构成重写(实际最好加上)
特例2：重写的协变，返回值可以不同，要求必须是父子关系的指针或者引用，这里的父子关系不一定是此父类和子类，其他的父子关系都可以

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

class Student :public Person
{
public:
	//虚函数重写/覆盖条件：虚函数+三同（函数名、参数、返回值）
	//不符合重写，就是隐藏关系
	virtual Student* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
		return this;
	}
};

class A
{};
class B :public A
{};

class Person
{
public:
	virtual A* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
		return nullptr;
	}
};

class Student :public Person
{
public:
	//虚函数重写/覆盖条件：虚函数+三同（函数名、参数、返回值）
	//不符合重写，就是隐藏关系
	virtual B* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
		return nullptr;
	}
};

3.一道经典题目

问：以下程序的输出结果是什么？

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)
	{
		std::cout << "B->" << val << std::endl;
	}
};

int main(int argc,char* argv[])
{
	B* p = new B;
	p->test();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

解析：p是一个指向B对象的指针，p通过指针的方式去访问B继承A的成员函数test,成员函数放在公共代码区，
所以p是一个B的指针，当它调用对象A中的成员函数test时，test的this指针是指向A对象的，所以这里将B
传给A*会发生切片或者切割，test函数里面的func（）函数，this->func();这里的this是p的同级拷贝，这里的
this指向的是B，通过切片后看到的是A，这里满足多态的两个条件，所以这里是多态，指向谁就调用谁，这里指向的
是B，则调用B对象的func()函数，我们知道子类的虚函数是可以不加virtual的，虚函数重写是接口继承，即前面那部分与父类
保持一致，所以这里的val是父类的缺省值1而不是子类的缺省值0，重写实现，实现部分是调用子类自己的，所以答案是B->1。

4.多态的原理

4.1虚函数表

这里有一道笔试题，计算sizeof(Base)是多少？

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

int main()
{
	cout << sizeof(Base) << endl;
	return 0;
}

通过观察测试我们发现答案是8bytes,除了_b成员，还多了一个_vfptr指针放在对象的前面，（注意平台可能放在对象的最后面，跟平台有关），对象的这个指针我们叫做虚函数表指针，v表示virtual，f表示function；一个含有虚函数成员的类都至少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，虚函数表简称虚表，那么派生类中这个表放了些什么呢，我们接着往下分析。

在这里插入图片描述