c++进阶之多态讲解

这篇文章和大家一起学习一下c++中的多态

多态的概念

多态的概念：通俗来讲，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)。

什么是静态多态

前⾯讲的函数重载和函数模板，它们传不同类型的参数就可以调用不同的函数，通过参数不同从而达到多种形态，之所以叫编译时多态，是因为它们实参传给形参的参数匹配是在编译时完成的，而编译时一般归为静态，运行时归为动态

什么是动态多态

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。

多态的定义及实现

构成条件

多态是继承关系下的类对象，去调用不同的函数，产生不同的行为。

实现多态的两个重要条件

必须指针或者引⽤调⽤虚函数

被调⽤的函数必须是虚函数。

虚函数的定义

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。

上图的函数就是虚函数

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)，称派⽣类的虚函数重写了基类的虚函数。

需要注意的是：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，基类的虚函数也被继承了下来，并且在基类中依旧保持虚函数的属性)，但不建议这么玩

class Person

{

public:

virtual void BuyTicket() { cout << " 买票全价 " << endl; }

}；

class Student : public Person

{

public:

virtual void BuyTicket() { cout << " 买票打折 " << endl; }

}；

void Func(Person* ptr)

{

// 这⾥可以看到虽然都是 Person 指针 Ptr 在调⽤ BuyTicket

// 但是跟 ptr 没关系，⽽是由 ptr 指向的对象决定的。

ptr->BuyTicket();

}

int main()

{

Person ps;

Student st;

Func(&ps);

Func(&st);

return 0;

}

虚函数重写的⼀些其他问题（了解）

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。

总结：各自（类）虚函数返回各自（类）对象的指针或应用

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。

总结：1. 基类的析构函数是虚函数

2. 派生类析构函数与基类析构函数构成重写

override 和final关键字

C++对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，可以帮助⽤⼾检测是否重写。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。

纯虚函数和抽象类

在虚函数的后⾯写上=0（即virtual void Drive() = 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。

总结：1. 纯虚函数：在虚函数的后面加上=0即可

2. 纯虚函数不需要定义实现，只要声明即可

3. 抽象类：含有纯虚函数的类

4. 抽象类不能实例化出对象

5. 派生类继承后不重写纯虚函数，这个派生类也是抽象类

多态的原理

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。