C++: 多态基本概念及原理

news2025/1/11 2:55:12

多态的基本概念:

多态是 C++ 面向对象三大特性之一
多态分为两类:
静态多态 : 函数重载 和 运算符重载属于静态多态,复用函数名
动态多态 : 派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态区别:
静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
下面通过案例进行讲解多态:
//多态

//动物类

class Animal
{
public:
    //函数前面加上virtual关键字,变成虚函数,那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
    virtual void speak()
    {
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};

//猫类
class Cat :public Animal
{
public:
    //重写,函数返回值类型  函数名  参数列表  完全相同

    void speak()
    {
        cout << "小猫在说话" << endl;
    }
};

//狗类
class Dog :public Animal
{
public:
    void speak()
    {
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }
};


//执行说话的函数
//地址早绑定 编译阶段就能确定函数地址
//如果想执行让猫说话,那么这个函数地址就不能提前绑定,需要在运行阶段进行绑定,地址晚绑定

//动态多态满足条件
// 1、有继承关系
//2、子类重写父类的虚函数

//动态多态使用
//父类的指针或者引用 指向子类对象

void doSpeak(Animal& animal)      //Animal& animal=cat;
{
    animal.speak();
}


void test01()
{
    Cat cat;
    doSpeak(cat);

    Dog dog;
    doSpeak(dog);
}


int main() 
{
    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

总结:
多态满足条件:
1  有继承关系
2  子类重写父类中的虚函数
多态使用条件:
父类指针或引用指向子类对象
重写:函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

多态的原理刨析:

不加virtual关键字:

加virtual关键字:

为什么加上 virtual关键字之后会变成四个字节?     (指针)vfptr

写了一个虚函数,类的内部结构发生改变,多了一个指针(虚函数表指针),指向虚函数表,虚函数表的内部写的是虚函数的函数入口地址,当子类重写了虚函数,会把自身的虚函数表中的函数替换掉,替换成子类的虚函数,当用父类的引用去指向子类对象的时候,会从子类对象找函数接口入口地址。

两个类的内部结构如图如下: 

验证:

不加virtual关键字:

加virtual关键字:

当子类没有发生重写的时候:

 当子类发生重写的时候:

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