一、多态与虚函数
多态
定义
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自然中：多态指的是同一名字的事物可以完成不同的功能。
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C++中：有了虚函数，基类指针指向基类对象时就使用基类的成员（包括成员函数和成员变量），指向派生类对象时就使用派生类的成员。换句话说，基类指针可以按照基类的方式来做事，也可以按照派生类的方式来做事，它有多种形态，或者说有多种表现方式，我们将这种现象称为多态（Polymorphism）。
分类
多态可以分为编译时的多态和运行时的多态。前者主要是指函数的重载（包括运算符的重载）、对重载函数的调用，在编译时就能根据实参确定应该调用哪个函数，因此叫编译时的多态；而后者则和继承、虚函数等概念有关。
C++提供多态的目的
可以通过基类指针对所有派生类（包括直接派生和间接派生）的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问，尤其是成员函数。如果没有多态，我们只能访问成员变量。
构成多态的条件
- 必须存在继承关系；
- 继承关系中必须有同名的虚函数，并且它们是覆盖关系（函数原型相同）。
- 存在基类的指针，通过该指针调用虚函数。
虚函数
虚函数在C++中唯一用途：构成多态，虚函数是构成多态的前提条件之一。
普通成员函数与虚函数的区别
通过指针调用普通的成员函数时会根据指针的类型（通过哪个类定义的指针）来判断调用哪个类的成员函数，虚函数是根据指针的指向来调用的，指针指向哪个类的对象就调用哪个类的虚函数。
虚函数注意事项
- 只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字，函数定义处可以加也可以不加。
- 为了方便，你可以只将基类中的函数声明为虚函数，这样所有派生类中具有遮蔽关系的同名函数都将自动成为虚函数。
- 当在基类中定义了虚函数时，如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数，那么将使用基类的虚函数。
- 只有派生类的虚函数覆盖基类的虚函数（函数原型相同）才能构成多态（通过基类指针访问派生类函数）。
- 构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数，它仅仅是在派生类构造函数中被调用，这种机制不同于继承。也就是说，派生类不继承基类的构造函数，将构造函数声明为虚函数没有什么意义。
- 析构函数可以声明为虚函数，而且有时候必须要声明为虚函数。
虚析构函数的必要性
例：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类
class Base{
public:
Base();
~Base();
protected:
char *str;
};
Base::Base(){
str = new char[100];
cout<<"Base constructor"<<endl;
}
Base::~Base(){
delete[] str;
cout<<"Base destructor"<<endl;
}
//派生类
class Derived: public Base{
public:
Derived();
~Derived();
private:
char *name;
};
Derived::Derived(){
name = new char[100];
cout<<"Derived constructor"<<endl;
}
Derived::~Derived(){
delete[] name;
cout<<"Derived destructor"<<endl;
}
int main(){
Base *pb = new Derived();
delete pb;
cout<<"-------------------"<<endl;
Derived *pd = new Derived();
delete pd;
return 0;
}
运行结果：
Base constructor
Derived constructor
Base destructor
-------------------
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
由结果可以看出：
1、delete pb;仅调用基类的析构函数，没有调用派生类的析构函数。因为这里的析构函数是非虚函数，通过指针访问非虚函数时，编译器会根据指针的类型来确定要调用的函数；也就是说，指针指向哪个类就调用哪个类的函数。pb 是基类的指针，所以不管它指向基类的对象还是派生类的对象，始终都是调用基类的析构函数。
2、delete pd;会同时调用派生类和基类的析构函数。pd 是派生类的指针，编译器会根据它的类型匹配到派生类的析构函数，在执行派生类的析构函数的过程中，又会调用基类的析构函数。派生类析构函数始终会调用基类的析构函数，并且这个过程是隐式完成的。
更改上面的代码，将基类的析构函数声明为虚函数：
class Base{
public:
Base();
virtual ~Base();
protected:
char *str;
};
运行结果：
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
-------------------
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
在实际开发中，一旦我们自己定义了析构函数，就是希望在对象销毁时用它来进行清理工作，比如释放内存、关闭文件等，如果这个类又是一个基类，那么我们就必须将该析构函数声明为虚函数，否则就有内存泄露的风险。也就是说，大部分情况下都应该将基类的析构函数声明为虚函数。
二、抽象类与纯虚函数
纯虚函数
声明形式（将虚函数声明为纯虚函数）：
virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = 0;
纯虚函数没有函数体，只有函数声明，在虚函数声明的结尾加上=0，表明此函数为纯虚函数。
最后的=0并不表示函数返回值为0，它只起形式上的作用，告诉编译系统“这是纯虚函数”。
注意
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一个纯虚函数就可以使类成为抽象基类，但是抽象基类中除了包含纯虚函数外，还可以包含其它的成员函数（虚函数或普通函数）和成员变量。
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只有类中的虚函数才能被声明为纯虚函数，普通成员函数和顶层函数均不能声明为纯虚函数。
抽象类
定义
包含纯虚函数的类称为抽象类（Abstract Class）。
之所以说它抽象，是因为它无法实例化，也就是无法创建对象。原因很明显，纯虚函数没有函数体，不是完整的函数，无法调用，也无法为其分配内存空间。
抽象类通常是作为基类，让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现抽象类的所有纯虚函数才能被实例化。
其他
① 虚函数表 —> 多态实现机制
② typeid运算符：获取类型信息
③ RTTI机制及其内存模型
- 在程序运行后确定对象的类型信息的机制称为运行时类型识别（Run-Time Type Identification，RTTI）。
④ 静态绑定和动态绑定
- 将变量名和函数名统称为符号（Symbol），找到符号对应的地址的过程叫做符号绑定。
- 找到函数名对应的地址，然后将函数调用处用该地址替换，这称为函数绑定。
- 一般情况下，在编译期间（包括链接期间）就能找到函数名对应的地址，完成函数的绑定，程序运行后直接使用这个地址即可。这称为静态绑定（Static binding）。
- 有时候在编译期间想尽所有办法都不能确定使用哪个函数，必须要等到程序运行后根据具体的环境或者用户操作才能决定。这称为动态绑定（dynamic binding）。
- 动态绑定的本质：编译器在编译期间不能确定指针指向哪个对象，只能等到程序运行后根据具体的情况再决定。