目录
- 前言
- 1. 多态的概念
- 2. 多态的定义及实现
- 2.1多态的继承条件
- 2.2虚函数#
- 2.3虚函数的重写
- 2.4虚函数重写的两个例外
- 2.5 C++11 override 和 final
- 2.6 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比
- 3. 抽象类
- 3.1概念
- 3.2接口继承和实现继承
- 4. 多态的原理
- 4.1虚函数表
前言
这篇文章的代码及解释都是在vs下的x86程序中，涉及的指针都是4bytes
1. 多态的概念
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。
2. 多态的定义及实现
2.1多态的继承条件
多态：不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生了不同的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票函数输出全价，Student对象买票函数输出半价。
那么在继承中要构成多态还有两个条件：
- 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
- 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 people
{
public:
virtual void BuyTicket()
{
cout << "买票全价" << endl;
}
};
class student : public people
{
public:
virtual void BuyTicket()
{
cout << "买票半价" << endl;
}
};
void func(people* p)
{
p->BuyTicket();
}
int main()
{
people mike;
func(&mike);
student joe;
func(&joe);
return 0;
}
2.2虚函数#
虚函数：被virtual修饰的类成员函数称为虚函数
class people
{
public:
virtual void BuyTicket()
{
cout << "买票全价" << endl;
}
};
2.3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(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。
2.4虚函数重写的两个例外
- 协变（父类和子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。（了解即可）
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;}
};
- 析构函数的重写(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。
class Person
{
public:
virtual ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
};
class Student : public Person
{
public:
~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
int main()
{
Person* p1 = new Person;
Person* p2 = new Student;
delete p1;
delete p2;
return 0;
}
2.5 C++11 override 和 final
从上面可以看出，C++对函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数名字母次序写反而无法构成重载，而这种错误在编译期间是不会报出的，只有在程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失。因此：C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写。
- final：修饰虚函数，表示该虚函数不能被重写（放在父类函数名后）
class Car
{
public:
virtual void Drive() final {}
};
class Benz : public Car
{
public:
virtual void Drive() { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};
- override：修饰的子类函数如果不是重写父类的虚函数就会编译报错（在子类中）
class Car{
public:
void Drive(){}
};
class Benz :public Car {
public:
virtual void Drive() override {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};
2.6 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比
3. 抽象类
3.1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。
3.2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。
4. 多态的原理
4.1虚函数表
// 这里常考一道笔试题：sizeof(Base)是多少？
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Func1()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
通过观察测试我们发现b对象是8bytes，除了_b成员，还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面，这个跟平台有关)，对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtual，f代表function，按理说还应该有个table代表表)。
一个含有虚函数的类中都至少都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，虚函数表也简称虚表，。那么派生类中这个表放了些什么呢？
- 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。
- 总结一下派生类的虚表生成：
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。 - 这里还有一个童鞋们很容易混淆的问题：虚函数存在哪的？虚表存在哪的？ 答：注意虚表存的是虚函数指针，不是虚函数，虚函数和普通函数一样的，都是存在代码段的，只是他的指针又存到了虚表中。另外对象中存的不是虚表，存的是虚表指针。那么虚表存在哪的呢？实际我们去验证一下会发现vs下是存在代码段的
