C++之多态和虚函数

多态

在编程语言和类型论中，多态（英语：polymorphism）指为不同数据类型的实体提供统一的接口。
多态类型（英语：polymorphic type）可以将自身所支持的操作套用到其它类型的值上。（百度百科）
换一种说法：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）。
构成多态的条件（必要）

  • 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

可以说虚函数才是实现多态的关键内容。
没有虚函数的情况下，把一个派生类对象赋给基类指针，基类指针只能访问到自己已经有的内容，更尴尬的是
如果基类指针调用的函数在派生类中有同名函数，那么基类指针也只会调用自己函数。

  • 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，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
  • 构造函数不能是虚函数,派生类不能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，另一个原因：
    在执行构造函数之前对象尚未创建完成，虚函数表尚不存在，也没有指向虚函数表的指针，所以此时无法查询虚函数表，也就不知道要调用哪一个构造函数
    *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，且大部分情况下都应该将基类的析构函数声明为虚函数
    原因：只有这样在多态的情况下，才能保证各个基类和派生类的析构函数执行到
纯虚函数（一定意义上的接口）
  • 语法格式virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = 0，也就是说只有虚函数才能这么写
  • 有纯虚函数的类无法实例化，也就是无法创建对象
  • 派生类必须实现它（否则编译器直接报错），才能被实例化
  • 纯虚函数可以在基类写实现，但是没有意义，因为无法实例化

关于虚基类表和虚函数表，简单总结一下

（本质还是为了根据指针和偏移找到相应的对象）

  • 虚继承的对象在内存模型上会增加一个叫vbptr的指针
  • 有虚函数的对象在内存模型上会增加一个vfptr的指针（菱形虚继承时会有坑，参考下一篇知乎大神的回答）
  • VC和G++实现不一样，G++二者合一了