[C++]多态

时间：2024-07-13 09:52:00
一、多态概述

多态是面向对象编程（OOP）的一个重要特性，它允许我们使用统一的接口来处理不同类型的对象。简单来说，就是同一个操作作用于不同的对象时，可以有不同的解释和效果。在C++中，多态主要通过虚函数实现，分为静态多态（编译时多态）和动态多态（运行时多态）。

二、多态的作用

多态的主要作用是解决项目中的紧耦合问题，提供程序的可扩展性。通过多态，应用程序不必为每一个实现子类的功能调用编写单独的代码，提高了代码的复用性和可维护性。

三、多态发生的三个条件
  1. 有继承：子类继承自父类。
  2. 重写父类的虚函数：子类重写了父类中的虚函数。
  3. 父类指针（或引用）指向子类对象：通过父类的指针或引用来调用被重写的虚函数。
四、多态实现的原理

C++中的动态多态通过虚函数和虚函数表实现。编译器会为包含虚函数的类生成一个虚函数表（vtable），该表是一个函数指针数组，存放了类中所有虚函数的入口地址。类实例化成对象后，对象首地址处会存放一个指向虚函数表的指针（vptr）。当通过父类指针或引用调用虚函数时，会根据对象的实际类型（即运行时类型），在虚函数表中查找对应的函数指针，然后调用具体的实现代码。

五、静态多态与动态多态
  1. 静态多态（编译时多态）：主要包括函数重载、模板和隐藏。
    • 函数重载：在同一个作用域内，名称相同的函数参数类型或参数个数不同。
    • 模板：编译时进行代码生成，根据传递的模板参数不同，生成不同的代码。
    • 隐藏：在子类中定义与父类同名同参数的函数，隐藏了父类的同名函数。
  2. 动态多态（运行时多态）：通过虚函数实现，即在运行时根据对象的实际类型确定调用的函数。
六、虚函数与纯虚函数
  1. 虚函数：用virtual关键字修饰的类成员函数，允许在派生类中被重写。
  2. 纯虚函数：没有函数体的虚函数，用于定义接口，强制派生类重写该函数。纯虚函数的一般形式为virtual void functionName() = 0;。
七、虚析构函数和纯虚析构函数
  1. 虚析构函数：当基类指针指向派生类对象时，通过基类指针删除对象时，会调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数，确保对象被正确销毁。
  2. 纯虚析构函数：允许类成为抽象基类，强制派生类提供析构函数的实现。
八、重写、重载与重定义（隐藏）
  1. 重写（Override）：派生类重写基类的虚函数。
  2. 重载（Overload）：同一作用域内，函数名相同但参数类型或数量不同的函数。
  3. 重定义（隐藏，Name Hiding）：在派生类中定义与基类同名的函数（无论参数是否相同），隐藏了基类的同名函数。
九、示例代码
#include <iostream>  
using namespace std;  
  
class People {  
public:  
    virtual void myFunction() {  
        cout << "父类的虚函数" << endl;  
    }  
    virtual ~People() {} // 虚析构函数  
};  
  
class Xishi : public People {  
public:  
    void myFunction() override { // C++11 引入 override 关键字  
        cout << "西施的虚函数" << endl;  
    }  
};  
  
void callFunction(People* p) {  
    p->myFunction();  
}  
  
int main() {  
    People* p = new Xishi();  
    callFunction(p); // 调用西施的虚函数  
    delete p;  
    return 0;  
}

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