跟狄泰軟件學院的唐老師學習C++已經有一段時間了，發現虛函數的概念一直不是很清楚，今天把唐老師的課程重新看了一下，先將相關知識點總結一下。
一、多態的概念
多態值通過類的指針（引用）調用類的方法時，根據實際的對象決定調用函數的具體目標。也就是說同樣的調用語句在實際運行時有多種不同的表現形態。
二、多態的實現方式
C++ 直接支持多態的概念，通過使用virtual關鍵字對多態進行支持。被virtual聲明的函數被子類重寫後具有多態特性。被virtual聲明的函數叫做虛函數。
三、示例一
#include <iostream>#include <string>using namespace std;class Parent
{public: virtual void print()
{ cout << "I'm Parent." << endl;
}
};class Child : public Parent
{public: void print()
{ cout << "I'm Child." << endl;
}
};void how_to_print(Parent* p)
{
p->print(); // 展現多態的行爲}int main()
{
Parent p;
Child c;
how_to_print(&p); // Expected to print: I'm Parent.
how_to_print(&c); // Expected to print: I'm Child.
return 0;
}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637381234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738程序運行結果如下：
上面代碼中通過調用函數void how_to_print(Parent* p)來體現出多態性，雖然函數的參數都爲Parent* p，但調用後的結果確不相同。下圖爲void how_to_print(Parent* p)函數執行流程：
四、C++多態的實現原理
１.當類中聲明虛函數時，編譯器會在類中生成一個虛函數表；
2.虛函數表是一個存儲成員函數地址的數據結構；
3.虛函數表是由編譯器自動生成與維護的；
4.virtual成員函數地址會被編譯器放入虛函數表；
5.存在虛函數表時，每個對象中都有一個指向虛函數表的指針，且放在類的最前面。
下圖爲虛函數調用流程：
下面通過一個示例來說明：
#include <iostream>#include <string>using namespace std;class Parent
{private: int m_data;public:
Parent() : m_data(10)
{
} virtual void print()
{ cout << "I'm Parent." << endl;
}
};class Child : public Parent
{public: void print()
{ cout << "I'm Child." << endl;
}
};struct Data { // 模擬Child在內存中的分佈
int *p; int data;
};typedef void (*Fun)();int main()
{
Parent* c = new Child();
Data* data = (Data*)c; cout << "sizeof(Child): " << sizeof(Child) << endl; cout << endl; cout << "data->p: "<< data->p << endl; cout << "*(data->p): " << *(data->p) << endl; cout << "data->data:" << data->data << endl; cout << endl;
Fun fun = (Fun)(*(data->p));
fun(); return 0;
}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758591234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859程序運行結果如下圖所示：
1.sizeof(Child): 8：表明Child除了一個繼承自父類Parent的int m_data;成員變量所佔用4字節之外，還多出了4字節。這4字節便用來存放虛函數表；
2.data->p: 0x404318：虛函數表地址；
3.data->data:10：打印出的是m_data對應的值，更進一步證明虛函數表是存儲在類的最前面，佔用4字節；
4.*(data->p): 4204792：虛函數表中存儲的內容，是對應虛函數的入口地址，即void print()的入口地址。通過下一句的打印I'm Child.即可證明。
五、構造函數和析構函數能否聲明爲虛函數
1.構造函數不可能成爲虛函數，因爲在構造函數執行結束後，虛函數表指針纔會被正確的初始化，所以在構造函數中不可能發生多態。
2.析構函數可以設計成虛函數。若發生繼承關係時，父類的析構函數一定要實現爲虛函數，否則若通過父類指針釋放子類對象時無法調用子類的析構函數，會造成資源釋放不完全。
3.析構函數中也不可能發生多態行爲。因爲在析構函數執行時，虛函數表指針已經被銷燬，只能調用當前類中定義的版本。
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