一文解密C++中的多态机制

一.多态

1.多态的用处

众所周知C++语言的三大特性：封装、多态、继承。其中多态就是去完成某个行为，但是会根据不同的对象产生不同的状态，所以叫多态。

2.多态的实现

在继承中实现多态还需要两个条件:

1.使用基类的指针或者引用来调用虚函数

2.必须在派生类对虚函数进行重写

代码演示如下:

class A
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "A::func()" << endl;
	}
};
class B : public A
{
public:
	void func()
	{
		cout << "B::func()" << endl;
	}
};
int main()
{
	B b;
	A& a = b;
	a.func();
	return 0;
}

3.虚函数

用virtual修饰的类成员函数叫做虚函数，虽然与虚拟继承用的是同一关键字但是两者并无关联。

virtual void func(){cout << "A::func()" << endl;}

派生类的重写:

重写需要在派生类中编写与基类相同的虚函数:返回类型相同（协变除外）、函数名相同、参数相同（缺省值可不同），然后函数具体实现的不同，来完成多态。

协变

协变允许基类派生类虚函数的返回值不同，但是要求返回值是互为父/子类的指针或者引用。如下所示:

class A
{
public:
	A(int a = 1)
		:_a(a) {}
	virtual A* func(int val = 0)
	{
		cout << val<< endl;
		return new A;
	}
private:
	int _a;
};
class B : public A
{
public:
	B(int b = 1)
		:_b(b) {}
	virtual B* func(int val = 1)
	{
		cout << val<< endl;
		return new B;
	}
private:
	int _b;
};
int main()
{
	B b;
	A& a = b;
	a.func();
	return 0;
}

上图中，如果返回的不是本身自己父子类的指针/引用，则可以交换顺序！需要注意的是在派生类重写基类的虚函数可以不加virtual

析构函数的重写

如果基类重写的析构函数，在派生类可以不加virtual也可以完成重写（因为编译器将析构函数的名称统一处理成destructor。）

4.override 和 final

这两个关键字都是C++11的新语法，final修饰虚函数 使得虚函数不可以重写。

override 可以在派生类函数检查是否重写的基类虚函数，如果没有就 报错。

如果不想类被继承可以采用:将构造函数设为私有、将类用final修饰为最终类

5.重载重写与重定义

重载：两个函数在同一作用域、函数名/参数相同

重写：两个函数分别在基类和派生类的作用域、函数名/参数/返回值都必须相同(协变例外)、两个函数必须是虚函数

隐藏(重定义)两个函数分别在基类和派生类的作用域、函数名相同、两个基类和派生类的同名函数不构成重写就是重定义

6.虚函数表

如果在类中定义了虚函数，那么类中就会有个虚表用来存放虚表指针。

虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组

虚表中存放着虚函数，同类型对象会共用一块虚表。

子类自己的虚函数只会放到第一个父类的虚表后面，其他父类的虚表不需要存储，因为存储了也不能调用

有虚函数的类前4/8字节存储的是虚表的地址。

去虚表找 看是什么对象 （多态时）

虚函数重写只重写函数的实现 缺省值会使用父类的

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