C++多态

1.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.虚函数

 1.概念:

被virtual修饰的类成员函数称为虚函数,父类虚函数必须加virtual,子类虚函数可加也可不加virtual,但是建议都加virtual

 2.虚函数的重写

虚函数的重写(也叫覆盖):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,其实重写可以理解为特殊的隐藏

3.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

class Person {
public:
	virtual  void BuyTicket()
	{
		cout << "买票 - 全价" << endl;
	}
};
class Student:public Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()//重写或覆盖
	{
		cout << "买票 - 半价" << endl;
	}
};
void Func(Person&p)
{
	p.BuyTicket();;
}
int main()
{
	Person p;
	Student s;
	Func(p);
	Func(s);
	return 0;
}

 4.虚函数重写的两个例外

1.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。

class Person {
public:
	virtual A* f() 
	{ 
		cout << " A * " << endl;
		return new A;
	}
};
class Student : public Person {
public:
	virtual B* f() 
	{
		cout << " B * " << endl;
		return new B; 
	}
};
void Func(Person &p)
{
	p.f();
}

2.析构函数的重写

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 Student;
	delete p1;
	Person* p2 = new Person;
	delete p2;
	return 0;
}

5.C++11的override和final

override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数,如果没有重写编译报错,加在派生类

class Person {
public:
 virtual ~Person()
	{
		cout << "~Person" << endl;
 }
};
class Student : public Person {
public:
~Student()override
	{
		cout << "~Student" << endl;
	}
};

final:修饰虚函数,表示该虚函数不能再被重写

class Person {
public:
 virtual ~Person() final
	{
		cout << "~Person" << endl;
 }
};
class Student : public Person {
public:
~Student()
	{
		cout << "~Student" << endl;
	}
};

 

 6 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

 7.抽象类

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 func()=0
	{
		cout << "Car " << endl;
	}
};
class A :public Car
{
public:
	void func()
	{
		cout << "A" << endl;
	}
};
class B:public Car
{
public:
	void func()
	{
		cout << "B" << endl;
	}
};
int main()
{
	//Car car;//报错,不能实例化
	A a;
	B b;
	return 0;
}

8.多态的原理

1.虚函数表

class A
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "A::func1()" << endl;
	}
	virtual void func2()
	{
		cout << "A::func2()" << endl;
	}
 void func3()
	{
		cout << "A::func3()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
class B :public A
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "B::func1()" << endl;

	}
private:
	int _b;
};
void Func(A* a)
{
	//运行时绑定,动态绑定
	a->func1();
	//编译时绑定,静态绑定
	a->func3();
}

 除了_a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,因为虚函数的地址要被放到虚函数表中,虚函数表也简称虚表

接下来再观察派生类的虚表

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。

3.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

5.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.虚函数和普通函数一样放在代码段中,虚函数的地址放进虚表,虚表本质是一个函数指针数组,虚函数表指针指向虚表,对象中放的是虚表指针

 那么虚表的地址存储在哪里呢

int main()
{
	int i = 0;
	static int j = 0;
	int* p1 = new int;
	const char* str = "xxxxxxx";
	cout << & i << endl;//栈
	cout << &j << endl;//静态区
	cout << p1 << endl;//堆
	cout <<(void *) str << endl;//常量
	A a;
	B b;
	printf("%p\n", *((int*)&a));
	printf("%p\n", *((int*)&b));//取头四个字节
	return 0;
}

1.先取a/b的地址,强转成一个int*的指针 

2.再解引用取值,就取到了a/b对象头4bytes的值,这个值就是指向虚表的指针 

 

可以看出,虚函数表存在常量区

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