C++----多态 - 技术栈

这里写目录标题

[1. 多态的概念](#1. 多态的概念)

[2. 多态的构成条件](#2. 多态的构成条件)

[2.1 实现多态还有两个必须重要条件：](#2.1 实现多态还有两个必须重要条件：)

[3. 虚函数](#3. 虚函数)

[3.1 虚函数的重写/覆盖](#3.1 虚函数的重写/覆盖)

[3.11 重点](#3.11 重点)

[3.2 多态场景的⼀个选择题](#3.2 多态场景的⼀个选择题)

[4. 协变](#4. 协变)

[5. 析构函数的重写](#5. 析构函数的重写)

[6. override 和 final关键字](#6. override 和 final关键字)

[7. 重载/重写/隐藏的对比](#7. 重载/重写/隐藏的对比)

[8. 纯虚函数和抽象类](#8. 纯虚函数和抽象类)

[9. 虚函数表指针](#9. 虚函数表指针)

[9.1 多态是如何实现的](#9.1 多态是如何实现的)

[9.2动态绑定与静态绑定](#9.2动态绑定与静态绑定)

[10. 虚函数表](#10. 虚函数表)

1. 多态的概念

通俗来说，就是多种形态。多态分为编译时多态(静态多态)和运行时多态(动态多态)，编译时多态(静态多态)主要是函数重载和函数模板，们传不同类型的参数就可以调⽤不同的函数，通过参数不同达到多种形态，之所以叫编译时多态，是因为他们实参传给形参的参数匹配是在编译时完成的，我们把编译时⼀般归为静态，运行时归为动态。

运行时多态，具体点就是去完成某个行为(函数)，可以传不同的对象就会完成不同的行为，就达到多种形态。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，是优惠买票(5折或75折)，军人买票时是优先买票。再比如，同样是动物叫的⼀个行为(函数)，传猫对象过去，就是"喵喵"，传狗对象过去，就是"汪汪"

2. 多态的构成条件

多态是一个继承关系的下的类对象，去调用同⼀函数，产生了不同的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票全价，Student对象优惠买票。

2.1 实现多态还有两个必须重要条件：

必须是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，并且完成了虚函数重写/覆盖。

要实现多态效果，第一必须是基类的指针或引用，因为只有基类的指针或引用才能既指向基类对象又指向派生类对象

第⼆派生类必须对基类的虚函数完成重写/覆盖，重写或者覆盖了，基类和派生类之间才能有不同的函数，多态的不同形态效果才能达到。

3. 虚函数

类成员函数前面加virtual修饰，那么这个成员函数被称为虚函数。注意非成员函数不能加virtual修饰。

复制代码

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

3.1 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、参数列表里的类型相同)，称派生类的虚函数重写了基类的虚函数。

满足多态的情况下，才可以调用子类重写的虚函数。

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，最好不要这样使用，不过在一些题中，可能会考让你判断是否构成多态。

3.11 重点

如果这里不满足多态那么就都调用基类的函数，因为不满足多态就跟当前指针的类型的有关，只有满足多态才可以调用当前指针指向的对象的虚函数。

3.2 多态场景的⼀个选择题

以下程序输出结果是什么（）

A: A->0

B: B->1

C :A->1

D: B->0

E: 编译出错

F: 以上都不正确

答案选B，首先这里创建了个指针p，然后指向B对象，但是这里调用的是A的 test，很多人认为是调用B的test，因为继承下来了，所以就认为调用B，但其实只是这个test在B中可以使用，底层是相当于把父类的成员拿下来，然后加上子类的成员，在构造一个对象，然后再调用父类。
之后就是看是否满足多态，首先这里调用父类，那test里面就是A* this，就是A*this=p，this->fun()，符合条件1(必须是基类的指针或者引用调用虚函数)，然后调用的是p指针指向的对象的虚函数，这里为什么是虚函数呢？因为子类可以不写，只要基类写了virtual就可以，然后就满足第二个条件(被调用的函数必须是虚函数，并且完成了虚函数重写/覆盖)，此时就是多态，然后才可以调用子类的重写函数，但是打印的确实B，因为此时子类的虚函数完成了基类的重写，就相当于调用的是virtual void func (int val=1)，可以理解就是把父类的这个函数重写了一份放到子类去，所以调用的是virtual void func (int val=1)。

如果是这样呢？选什么?
很多人一定认为还选B，但其实选D，因为只有满足多态的情况下，才可以调用子类重写的虚函数，这里不满足。

4. 协变

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。

这里也是满足多态的，虽然它的返回类型不同，但是也满足多态，算是个特例，我们把这个特例叫协变。

这里的A和B也可以是自身类型的 Student 和 Person

5. 析构函数的重写

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看起来不符合重写的规则，实际上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，所以基类的析构函数加了vialtual修饰，派生类的析构函数就构成重写。

下面的代码我们可以看到，如果~A()，不加virtual，那么delete p2时只调用的A的析构函数，没有调用B的析构函数，就会导致内存泄漏问题，因为没有释放B对象中的资源

注意：这个问题面试中经常考察，为什么基类中的析构函数建议设计为虚函数。

此时导致内存泄漏，因为B类里的资源没有被释放。

此时才可以。
p1-> destructor() 和 p2-> destructor()，不满足多态时就是只和当前指针类型有关，就都调用A类的destructor()，满足多态才可以调用调用当前指针指向的对象的虚函数。

6. override 和 final关键字

C++对虚函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，比如函数名写错参数写错等导致无法构成重写，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，可以帮助用户检测是否重写。如果我们不想让派生类重写这个虚函数，那么可以用final去修饰。

7. 重载/重写/隐藏的对比

注意：这个概念对比经常考

这里重写的参数是指参数的类型相同。

8. 纯虚函数和抽象类

在虚函数的后面写上=0，则这个函数为纯虚函数，纯虚函数不需要定义实现(实现没啥意义因为要被派生类重写，但是语法上可以实现)，只要声明即可。包含纯虚函数的类叫做抽象类，抽象类不能实例化出对象，如果派生类继承后不重写纯虚函数，那么派生类也是抽象类。纯虚函数某种程度上强制了派生类重写虚函数，因为不重写实例化不出对象。

9. 虚函数表指针

下面编译为32位程序的运行结果是什么（）
A. 编译报错
B. 运行报错
C. 8
D. 12

复制代码

class Base
{
public:
 virtual void Func1()
 {
 cout << "Func1()" << endl;
 }
 
protected:
 int _b = 1;
 char _ch = 'x';
};

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

上面题目运行结果12bytes，除了_b和_ch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)。⼀个含有虚函数的类中都至少都有⼀个虚函数表指针，因为⼀个类所有虚函数的地址要被放到这个类对象的虚函数表中，虚函数表也简称虚表。