目录
多态的概念
定义
C++直接支持多态条件
举例
回顾继承中遇到的问题
虚函数-虚函数指针-虚函数列表
虚函数
虚函数指针
虚函数列表
虚函数调用流程
虚函数于普通成员函数的区别
多态的概念
定义
多态：相同的行为方式导致了不同的行为结果，同一行语句展现了多种不同的表现形态，即多态性。C++多态，父类的指针可以指向任何继承于该类的子类对象，父类指针具有子类的表现形态，多种子类表现为多种形态由父类指针统一管理，那么这个父类指针就具有了多种形态，即多态。
C++直接支持多态条件
1.在继承关系下，父类指针指向子类对象（而非子类指针指向子类对象），通过该指针调用虚函数。
2.父类中存在虚函数（virtual修饰），且子类中重写了父类的虚函数。
重写：在继承条件下，子类定义了与父类中虚函数一摸一样的函数（包括：函数名、参数列表、返回值）我们称之为重写。
举例
class CFather {
public:
//虚函数 virtual： 定义虚函数的关键字
virtual void fun() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};
class CSon :public CFather {
public:
void fun() { //子类的函数一旦重写了父类的虚函数，即使不加关键字，也会被认定为是虚函数
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};int main() {
CFather* pFa = new CSon;//父类指针指向子类对象
pFa->fun();
CSon* pSon = new CSon;//不叫多态
pSon->fun();
return 0;
}
用子类指针调用出子类对象不叫多态。
回顾继承中遇到的问题
还记得我们在继承中遇到这样一个问题，我们无法通过父类指针调用子类中不统一的函数，而最后我们是通过类成员函数指针来解决这个问题的，不过实现的过程也是十分的艰难。如今我们学了多态，那么这个问题解决起来就十分简单了。
我们直接在父类中创建一个eat虚函数，使子类中的eat也变为虚函数，那么他就可以指向子类中的不统一的函数了。
class CPeople {
public:
int m_money;
CPeople() :m_money(100) {}
void cost(int n) {
cout << __FUNCTION__ << endl;
m_money -= n;
}
void play() {
cout << "溜溜弯" << endl;
}
void drink() {//如果增加公共的功能，属性，只需要在父类中增加一份即可
cout << "喝饮料" << endl;
}
virtual void eat() {
}
};
class CWhite : public CPeople {
public:
//CWhite():m_money(100){}
void eat() {
cout << "吃牛排" << endl;
}
};
class CYellow : public CPeople {
public:
void eat() {
cout << "小烧烤" << endl;
}
};
class CBlack : public CPeople {
public:
void eat() {
cout << "西瓜炸鸡" << endl;
}
};调用的时候就可以直接用父类指针指向子类成员函数了
void fun(CPeople* pPeo) {
pPeo->cost(10);
//(pPeo->*p_fun)(); //类成员函数指针
pPeo->eat(); //多态解决
pPeo->play();
pPeo->drink();
}
int main() {
fun(new CBlack);
fun(new CYellow);
return 0;
}
虚函数-虚函数指针-虚函数列表
虚函数
定义虚函数使用关键字virtual，虚函数是实现多态必不可少的条件之一。
我们知道，如果创建的类为空类，那么这个类所占用的空间为1个字节，并且如果在这个类中创建一个函数，那么此时类所占空间仍为1个字节，因为普通函数不会占用类的空间。但是如果我们在类中创建一个或多个虚函数，那此时类所占的空间就为4个字节了，那是为什么呢？
class CTest {
public:
void fun() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun1() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun2() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};int main() {
cout << sizeof(CTest) << endl;
return 0;
}
由于我们不管创建多少个虚函数类占的内存空间都为4，所以可以得出占的这个内存与虚函数有关，但是与虚函数的数量无关。
我们通过调试器发现，在局部变量中多出了一个名为__vfptr二级指针，由于我的系统为x86 32位操作系统，所以这个指针占的字节为4，那么这个指针就是虚函数指针。
虚函数指针
__vfptr （虚函数指针）：在一个类中，当存在虚函数时，在定义对象的内存空间的首地址会多分配出一块内存，在这块内存中增加一个指针变量（二级指针 void**），也就是虚函数指针。
· 属于对象的，由编译器默认添加，可以看作是一般的成员属性。
· 定义对象时才存在（内存空间得以分配），多个对象多份指针。
· 指向了一个函数指针数组（虚函数列表，vftable）。
· 每个对象中的虚函数指针指向的是同一个虚函数列表。
· 定义对象调用构造函数，执行初始化参数列表时，被初始化才指向了虚函数列表。
class CTest {
public:
//int m_a;
CTest()/* : __vfptr(vftable) */ /*:m_a(1)*/{
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
void fun() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun1() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun2() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};int main() {
cout << sizeof(CTest) << endl;
CTest tst;
CTest tst2;
return 0;
}注意：这里两个对象的虚函数指针是指向的地址相同，并不是他们俩本身的地址相同，不要弄混了。
测试虚函数指针在对象内存空间的首地址被创建：
class CTest {
public:
int m_a;
CTest()/* : __vfptr(vftable) */ :m_a(1){
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
void fun() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun1() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
virtual void fun2() {
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};int main() {
cout << sizeof(CTest) << endl;
CTest tst;
CTest tst2;
CTest tst3;
cout << &tst3 << " " << &tst3.m_a << endl;
return 0;
}
虚函数列表
虚函数列表（vftable）：是一个函数指针数组，数组每个元素为类中虚函数的地址。
· 属于类的，在编译期存在，为所有对象共享。
· 必须通过真实存在的对象调用，无对象或空指针对象无法调用虚函数。
CTest* ptst = nullptr;
ptst->fun(); //普通 可以调
//ptst->fun2(); //虚函数 不能调 程序异常 虚函数指针要找到对象的首地址，但是对象指向空根本就没有地址虚函数调用流程
1.定义对象获取对象内存首地址中的__vfptr。
2.间接引用找到虚函数指针指向的虚函数列表vftable。
3.通过下标定位到要调用的虚函数元素（虚函数地址）。
4.通过这个地址（函数入口地址）调用到了虚函数。
模拟虚函数调用过程：
//*(int*)&tst == vfptr;
typedef void (*P_FUN)();
P_FUN p_fun1 = (P_FUN)((int*)(*(int*)&tst))[0];
P_FUN p_fun2 = (P_FUN)((int*)(*(int*)&tst))[1];
(*p_fun1)();
(*p_fun2)();
虚函数于普通成员函数的区别
· 调用流程不同：虚函数的调用流程相比普通成员函数而言复杂得多，这是他们的本质区别。
· 调用效率不同：普通的成员函数通过函数名（即函数入口地址）直接调用执行函数，效率高速度快，虚函数的调用需要虚函数指针-虚函数列表的参与，效率低，速度慢。
· 使用场景不同：虚函数主要用于实现多态，这一点是普通函数无法做到的。
