C++——多态|多态的概念|多态的定义及实现|虚函数|多态的原理|虚函数表构成虚表的条件

目录

多态的概念

多态的定义及实现 

虚函数 

多态的原理 

 虚函数表

构成虚表的条件 

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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。

多态的定义及实现 

 多态是在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对象买票全价，Student对象买票半价。
那么在继承中要构成多态还有两个条件：
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

虚函数 

 虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

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

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.

不符合重写，就是隐藏关系。

继承中要构成多态还有两个条件：
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() { cout << "买票-半价" << endl; }
};

 不满足多态

 当子类没有关键字virtual修饰，但父类有，此时也构成虚函数重写

特例1：子类虚函数不加virtual,依旧构成重写，实际中最好加上

 特例2： 协变(基类与派生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）

 以下程序输出结果是什么（B）

class A
{
public:
virtual void func(int val = 1)
{ std::cout<<"A->"<< val <
virtual void test()
{ func();}
};
class B : public A
{
public:
void func(int val=0)
{ std::cout<<"B->"<< val <
};
int main(int argc ,char* argv[])
{
B*p = new B;
p->test();
return 0;
}

A: A->0 B: B->1 C: A->1 D: B->0 E: 编译出错 F: 以上都不正确

子类指针调用test,但test不满足虚函数重写，为什么能调到呢？

test调用需要传参，调用virtual void test(A*this),，func是A的成员函数，所以参数是A* this，test里面调用func（），其实是this->func()；这里的this指向子类，因为是p->test()；p是B*类型，所以打印B->

为啥val会是1？

因为虚函数重写是接口继承（主要继承接口），普通函数继承是实现继承（主要继承函数的实现），接口继承就是说子类继承父类的接口，这里用的接口是virtual void func(int val = 1)。所以会打印B->1。

虚函数是接口继承，重写实现。

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.

不符合重写，就是隐藏关系。

虚函数重写跟缺省参数，形参名无任何关系。

把父类func参数改为0，此时会打印0，这是调用了父类接口 virtual void func(int val = 1)，我们传了参数，所以会打印

class A
{
public:
	virtual void func(int val = 1)
	{
		std::cout << "A->" << val << std::endl;
	}
	 void test()
	{
		func();
	}
};
class B : public A
{
public:
	void func(int val = 0)
	{
		std::cout << "B->" << val << std::endl;
	}
};
int main(int argc, char* argv[])
{
	A* p = new B;
	p->test();
	return 0;
}

打印结果：B->1

注意这里P是A*，P指向B类型的空间

这里满足：父类指针或引用调用虚函数，func是虚函数重写，所以是多态。P指向B，

所以调用子类的func。

 此时调用父类，因为this指向父类

多态的原理 

 虚函数表

 

 大小不是4，而是8，因为除了_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)。

创建一个对象，我们可以看到对象中含有_vfptr，我们还可以看到func1的地址被存进了虚表中，虚表是一个函数指针数组

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket()
 { cout << "买票-全价" << endl; }
	virtual void Func()
{ cout << "Func()" << endl; }
};
class Student : public Person 
{
public:
	virtual void BuyTicket()
 { cout << "买票-半价" << endl; }
};
void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person Mike;
	Func(Mike);
	Student Johnson;
	Func(Johnson);
	return 0;
}

 这里父对象和子对象的Func函数地址一样，Buyticket地址不一样，因为Buyticket被重写了

 当对象调用函数的时候，会call一个地址，这个地址存在虚表中，通过地址找到虚函数。

多态的本质原理：当符合多态条件时，调用时，到指向对象的虚表中找到对应的函数地址，进行调用。

普通函数在编译链接时会确定函数的地址，运行时直接调用。

构成多态时调用

非多态调用函数

构成虚表的条件 

虚函数不是存在虚表中，而是在代码段，虚表中存的是虚函数的地址。

当基类没有被virtual修饰，而子类被virtual所修饰，此时子类没有虚表，因为不构成虚函数。就跟调用普通函数一样。

 当父类有虚函数，子类没有重写，但此时有虚表。编译器会通过虚表找到虚函数。当父类有虚函数，并且是通过父类的指针或引用调用虚函数，就会通过虚表去找该函数。此时调用的是父类的虚函数。

 虚表的条件：父类函数为虚函数，是否父类指针或引用调用虚函数