c++ 多態

    多態是c++中很重要的一環。多態可以分爲以下幾個層面來剖析:

    1.對象的類型

    2.多態

    3.虛表


    先說第一點對象的類型,這個非常簡單。比如說、

int a;

    那麼我就定義了一個int類型的變量a。再來看下面的代碼

class Base
{

};

class Derive:public Base
{

};

    這裏我寫了一個Base類和一個Derive類,並且Derive類是派生於Base類

Base b;
Derive d;

Base* pb=&b;
pb=&d;

    上面的代碼實例化了一個Base類類型的對象b,Derive類類型的對象d,Base*類型的指針pb。

pb的靜態類型就是Base*類型,我們也可以讓pb指向d,Derive*就是pb的動態類型。


    下面來說說第二點,多態。

    

int Add(int left,int right)
{
    return left+right;
}

double Add(double left,double right)
{
    return left+right;
}

    上面這兩個函數構成了函數的重載,傳進去int類型的參數就調用上面的,double類型的參數就調用下面的。這也是一種多態,稱爲靜態的多態。還有一種泛型編程也是靜態的多態。靜態多態就是在編譯器編譯期間完成的,編譯器根據函數的實參的類型(可能進行隱式的類型轉換),可推斷出到底要調用哪個函數,如果有對應的函數就調用該函數,否則就會出現編譯錯誤。

    

    那麼動態多態(也叫動態綁定)就是指在程序執行期間判斷所引用對象的實際類型,根據其實際類型調用相應的方法。

    使用virtual關鍵字來修飾函數,指明該函數爲虛函數,派生類需要重新實現,編譯器將實現動態綁定。

    所謂虛函數就是指在類中被聲明爲virtual的成員,基類希望這種成員在派生類中重定義。除了構造函數外,任意非static成員都可以爲虛成員。保留字 virtual 只在類內部的成員函數聲明中出現,不能用在類定義體外部出現在函數定義上。

    看一段代碼:

class Base
{
public:
    virtual void FunTest()
    {
        cout<<"Base::FunTest()"<<endl;
    }
};

class Derive :public Base
{
public:
    void FunTest()
    {
        cout<<"Derive::FunTest()"<<endl;
    }
};

int main()
{
    Derive d;
    d.FunTest();
    
    Base b;
    b.FunTest();
    
    Base *pb=&b;
    pb->FunTest();
    pb=&d;
    pb->FunTest();
    
    return 0;
}

    在這一段代碼裏面,我定義了兩個類一個是Base,另一個是他的派生類Derive。Base類裏面有一個虛函數FunTest(),Derive類裏面也有一個FunTest()。並且在主函數裏面實例化了兩個類的對象,並且調用了FunTest函數,下面也定義了Base*類型的指針,先指向b,然後調用了FunTest函數,之後指向d,然後調用FunTest函數。這段代碼運行結果會是什麼樣呢?

wKioL1cl1quARdN6AAANKMNh70U673.png

    正如我們所看到的調用派生類裏面的函數他有他就調用他自己的,他沒有再去基類裏面找。 

    那麼動態綁定實現的條件是什麼呢?第一,必須要是虛函數。第二,要通過基類類型的引用或者指針調用。

class CBase
{
public:
	virtual void FunTest1(int _iTest)
	{
		cout << "CBase::FunTest1()" << endl;
	}
	void FunTest2(int _iTest)
	{
		cout << "CBase::FunTest2()" << endl;
	}
	virtual void FunTest3(int _iTest1)
	{
		cout << "CBase::FunTest3()" << endl;
	}
	virtual void FunTest4(int _iTest)
	{
		cout << "CBase::FunTest4()" << endl;
	}

};


class CDerive:public CBase
{
public:
	virtual void FunTest1(int _iTest)
	{
		cout << "CDerive::FunTest1()" << endl;
	}
	virtual void FunTest2(int _iTest)
	{
		cout << "CDerive::FunTest2()" << endl;
	}
	void FunTest3(int _iTest1)
	{
		cout << "CDerive::FunTest3()" << endl;
	}
	virtual void FunTest4(int _iTest1,int _iTest2)
	{
		cout << "CDerive::FunTest4()" << endl;
	}
};

int main()
{
	CBase* pBase = new CDerive;
	pBase->FunTest1(0);
	pBase->FunTest2(0);
	pBase->FunTest3(0);
	pBase->FunTest4(0);
	return 0;
}


    上面是一個例子,CBase類是CDerive類的基類。之後FunTest1()是一個虛函數,FunTest2()不是一個虛函數,FunTest3()也是虛函數,FunTest4()雖然是虛函數但是在子類裏面重新實現給了兩個參數。所以運行結果是這樣的:

wKiom1cmuYKwahkaAAALt2t1hLw612.png

    假如我們想調用CDerive裏面的FunTest4(),我們就要用CDerive類的對象了。就像下面這樣:

        CDerive d;
	d.FunTest4(0, 0);

    我們這裏有一個圖片,能看明白繼承體系中同名成員函數的關係:
wKioL1cmvB2z9w6hAACZa0goxnk476.png

    這裏還需要注意:構造函數是不可以定義爲虛函數的,因爲構造函數是用來構建我們的對象 的,構造函數沒有執行完我們的對象就是不完整的。假如我們要調用構造函數,是需要通過我們的基類對象來調用的,但是我們的對象都沒有構造完,所以是不能這樣的。

    靜態函數和友元函數也同樣不可以用virtual來修飾。因爲這兩種函數都沒有this指針。


    這裏還有一個東西:

class test
{
	virtual void Test() = 0;
};

    這段代碼定義的類叫抽象類。它不能夠實例化產生對象,它只是提供一些接口。它裏面的那個函數後面跟了一個=0,表示它是純虛函數,它表示它的派生類要對它這個函數進行重寫。


    最後來說虛表和虛指針。

    當我們求sizeof(test)時,我們得出的結果是4。爲什麼呢?對類求大小的時候不應該是它的成員的大小嗎?這裏就是有一個虛指針。那這個虛指針指向那裏呢?是指向的虛表。虛表裏面存的就是虛函數的地址。

    舉一個例子:

class test
{
public:
	virtual void FunTest1()
	{}
	virtual void FunTest2()
	{}
	virtual void FunTest3()
	{}
	virtual void FunTest4()
	{}
};


    這個類裏面只有四個虛函數,那麼sizeof(test)等於多少呢?

wKiom1crAcuxar5bAAAJ0p4dP7s313.png

    再來看看t中到底有什麼:

wKiom1crAgey11AWAAAhAUsZcj4440.png


    所以當我們要調用虛函數的時候,編譯器是先找到我們的虛表地址,之後找到對應的虛函數。




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