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专题分栏：C++
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一、多态的概念
二、多态的定义及其实现
1、多态的构成条件
2、虚函数
3、虚函数重写
a.常规
b.两个例外
1、协变（基类与派生类虚函数返回值类型不同）
2、析构函数重写（基类与派生类析构函数的名字不同）
4、C++11 override 和 final
a.final
b.override
5、重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)
三、抽象类
1、概念
2、接口继承和实现继承
四、多态的原理
1、虚函数表
对于Base类型的对象内存结构：
对于Derive类型对象内存结构：
注意点：
2、多态原理
3、动态绑定、静态绑定
五、单继承和多继承关系的虚函数表
1、单继承中的虚函数表
2、多继承中的虚函数表
一、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。
就比如：对于在12306上买火车票，凭学生证买火车票半价，而成人买火车票全价。但是学生和成人本质都是人，在买火车票上却有不同的状态，这就是人的多态性。
二、多态的定义及其实现
1、多态的构成条件
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include <iostream> using namespace std; class person { public: // 用virtual修饰的函数 virtual void buyTickt() { cout << "成人票全价" << endl; } }; class student : public person { public: // 2、派生类对基类的虚函数进行重写 virtual void buyTickt() { cout << "学生票半价" << endl; } }; void func(person* p) { // 1、用基类的指针或者引用调用虚函数 p->buyTickt(); } int main() { person* p1 = new person(); person* p2 = new student(); func(p1); func(p2); student* p3 = new student(); func(p3); return 0; }
2、虚函数
被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。
class Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;} };
3、虚函数重写
a.常规
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返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)，称子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: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; } };注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，虽然也可以构成重写(因为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范，不建议这样使用。
b.两个例外
1、协变（基类与派生类虚函数返回值类型不同）
派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时，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、析构函数重写（基类与派生类析构函数的名字不同）
如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加 virtual 关键字，都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同，看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理，编译后析构函数的名称统一处理成 destructor 。
4、C++11 override 和 final
a.final
final修饰虚函数表示该虚函数不能被重写。
class person { public: virtual void buyTickt() final { cout << "成人票全价" << endl; } }; class student : public person { public: // 会报错 virtual void buyTickt() { cout << "学生票半价" << endl; } };
b.override
检查派生类是否重写了基类某个虚函数的重写，如果没有重写，编译报错。
class person { public: virtual void buyTickt() { cout << "成人票全价" << endl; } }; class student : public person { public: virtual void buyTickt() override { cout << "学生票半价" << endl; } };
5、重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)
三、抽象类
1、概念
在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。 包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），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，只有重写纯虚函数，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出了接口继承。class car { public: virtual void Drive() = 0; }; class benz : public car { public: virtual void Drive() { cout << "benz" << endl; } }; class bwm : public car { public: virtual void Drive() { cout << "bwm" << endl; } };
2、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，派生类继承的是基类虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。
四、多态的原理
1、虚函数表
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base::Func1()" << endl;
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base::Func2()" << endl;
}
void Func3()
{
cout << "Base::Func3()" << endl;
}
//private:
int _b;
};
class Derive : public Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Derive::Func1()" << endl;
}
//private:
int _d;
};
int main()
{
Base b;
Derive d;
b._b = 1;
d._b = 2;
d._d = 3;
return 0;
}对于Base类型的对象内存结构：
在Base类型的对象中，会有一个虚表指针指向一个虚函数表 和 成员变量。
非虚函数的成员函数会存在代码段中。
对于Derive类型对象内存结构：
在Derive类型的对象中，会有一个虚函数表指针 和 成员变量（Derive类本身的、从Base类继承来的）
注意点：
1、派生类对象d中也有一个虚表指针，d对象由两部分构成，一部分是父类继承下来的成员，虚表指针也就是存在部分的另一部分是自己的成员。
2、基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的，这里我们发现Func1完成了重写，所以d的虚表中存的是重写的Derive::Func1，所以虚函数的重写也叫作覆盖，覆盖就是指虚表中虚函数
的覆盖。重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。3、另外Func2继承下来后是虚函数，所以放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函数，所以不会放进虚表。
4、虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。
5、派生类的虚表生成：a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 b.如果派生类重写了基类中某个虚函数，用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数 c.派生类自己新增加的虚函数按其在派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。
6、虚表存的是函数指针；虚表存在在代码段中。
2、多态原理
p是指向mike对象时，p->BuyTicket在mike的虚表中找到虚函数Person::BuyTicket。
p是指向Johnson对象是，p->BuyTicket在Johnson的虚表中找到虚函数Student::BuyTicket。
满足多态以后的函数调用，不是在编译时确定的，是运行起来以后到对象的中去找的。不满足多态的函数调用时编译时确认好的。
3、动态绑定、静态绑定
1. 静态绑定又称为前期绑定(早绑定)，在程序编译期间确定了程序的行为，也称为静态多态，比如：函数重载
2. 动态绑定又称后期绑定(晚绑定)，是在程序运行期间，根据具体拿到的类型确定程序的具体行为，调用具体的函数，也称为动态多态。
五、单继承和多继承关系的虚函数表
如果想详细的看虚函数表到底是怎么存的，请看我下一篇文章。
http://t.csdnimg.cn/h8KZR
1、单继承中的虚函数表
class Base { public : virtual void func1() { cout<<"Base::func1" <<endl;} virtual void func2() {cout<<"Base::func2" <<endl;} private : int a; }; class Derive :public Base { public : virtual void func1() {cout<<"Derive::func1" <<endl;} virtual void func3() {cout<<"Derive::func3" <<endl;} virtual void func4() {cout<<"Derive::func4" <<endl;} private : int b; };有两张虚表。
基类（Base）的虚表指针指向自己的虚函数表。
派生类（Derive）的虚表指针也指向自己的虚函数表。其虚函数表包含自己的虚函数和继承下来的虚函数。如果派生类中的虚函数和基类中的虚函数构成重写，将会把基类中的虚函数进行覆盖。
#include <iostream> using namespace std; class Base { public : virtual void func1() { cout<<"Base::func1" <<endl;} virtual void func2() {cout<<"Base::func2" <<endl;} private : int a; }; class Derive :public Base { public : virtual void func1() {cout<<"Derive::func1" <<endl;} virtual void func3() {cout<<"Derive::func3" <<endl;} virtual void func4() {cout<<"Derive::func4" <<endl;} private : int b; }; // 思路：取出b、d对象的头4bytes，就是虚表的指针，前面我们说了虚函数表本质是一个存虚函数 // 指针的指针数组，这个数组最后面放了一个nullptr // 1.先取b的地址，强转成一个int*的指针 // 2.再解引用取值，就取到了b对象头4bytes的值，这个值就是指向虚表的指针 // 3.再强转成VFPTR*，因为虚表就是一个存VFPTR类型(虚函数指针类型)的数组。 // 4.虚表指针传递给PrintVTable进行打印虚表 // 5.需要说明的是这个打印虚表的代码经常会崩溃，因为编译器有时对虚表的处理不干净，虚表最后面没有放nullptr，导致越界，这是编译器的问题。我们只需要点目录栏的-生成-清理解决方案，再编译就好了。 // 对函数指针类型重新命名 typedef void(*VFPTR) (); void PrintVTable(VFPTR vTable[]) { // 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数 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() { Base b; Derive d; VFPTR* vTableb = (VFPTR*)(*(int*)&b); PrintVTable(vTableb); VFPTR* vTabled = (VFPTR*)(*(int*)&d); PrintVTable(vTabled); return 0; }
2、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; };这段代码中有三张虚表。
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。
