C++多态

时间：2024-10-12 20:31:25

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C++多态

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虚函数

虚函数

定义：

在类成员函数前加上virtual，则该函数被称为虚函数；
虚函数的目的是为了实现多态；
虚函数可以给出目标函数的定义，但该目标的具体指向在编译期无法确定；

定义格式：

class Examples
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "I am virtual function" << endl;
	}
}

注意：

虚函数的virtual只能修饰类的非静态成员函数

纯虚函数与抽象类

纯虚函数定义：

在虚函数的后方写上 =0，则这个函数被称为纯虚函数;
纯虚函数不需要定义实现（可以实现函数体，但是不实用）;

定义格式：

class Examples
{
public:
	virtual void func()=0;	//通常只写声明
}

抽象类定义：

含有纯虚函数的类被称为抽象类；
抽象类不能被直接实例化；
如果继承抽象类的子类没有重写虚函数，那么该子类也是抽象类；

重写/覆盖

虚函数重写定义：

子类中的实现通过提供与父类中的方法具有相同函数名，相同参数类型，相同返回类型的方法来覆盖父类中的实现;
本质是在重写函数体；

重写构成条件

  • 父类必须是虚函数；
  • 子类中的该虚函数必须是与父类中虚函数具有相同的函数名，相同的参数类型，相同的返回类型；
    但是有一种特殊情况：协变
    • 返回类型可以是一对基类和派生类的指针或引用（不一定是当前类，可以是别类）；

定义格式：

class animal
{
public:
	virtual void Fond()=0;	
};

class monkey:public animal
{
public:
	virtual void Fond()	//virtual可以不加也构成重写，因为被继承下来了--但是为了养成良好的编程风格，建议加上
	{
		cout << "I Like Monkey" << endl;
	}
}

多态

多态定义：

是指为不同数据类型实体提供统一接口；
或者说使用统一接口表现出不同形态；

多态构成条件

  • 必须是基类指针或者引用调用；
  • 调用的函数是经过重写的虚函数；
class EveryMan
{
public:
	virtual void read_books()	
	{
		cout << "I can read 2 pages" << endl;
	}
};

class LearnGod:public EveryMan
{
public:
	virtual void read_books()//构成重写
	{
		cout << "I've read 2 books now" << endl;
	}
};

void func1(EveryMan* ptr)
{
	ptr->read_books();	//基类指针+构成重写的虚函数---多态
}
void func2(EveryMan& ref)
{
	ref.read_books();//基类引用+构成重写的虚函数---多态
}	


void test()
{
	EveryMan ordinary;
	LearnGod talent;

	func1(&ordinary);	//传谁调用谁的接口
	func1(&talent);
//--------------------------------------	
	func2(ordinary);
	func2(talent);
}

或者另外一种方式

class EveryMan
{
public:
	virtual EveryMan* read_books()
	{
		cout << "I can read 2 pages" << endl;
		return this;
	}
};

class LearnGod:public EveryMan
{
public:
	virtual LearnGod* read_books()	//构成协变
	{
		cout << "I've read 2 books now" << endl;
		return this;
	}
};

void func1(EveryMan* ptr)
{
	ptr->read_books();	//基类指针+构成协变的虚函数---多态
}
void func2(EveryMan& ref)
{
	ref.read_books();//基类引用+构成协变的虚函数---多态
}	


void test()
{
	EveryMan ordinary;
	LearnGod talent;

	func1(&ordinary);	//传谁调用谁的接口
	func1(&talent);
//--------------------------------------	
	func2(ordinary);
	func2(talent);
}

注意：

析构函数也可以支持多态，在经过编译器处理之后，析构函数都会被处理为~destructor(),所以如果基类函数是虚函数，那就构成重写，也就可以有多态行为；

多态底层原理:

那么多态究竟是如何实现指向哪个实体调用哪个实体接口的呢？

底层上，一个基类的所有虚函数地址会放在一个虚函数表中，这个虚函数表就是一个存放该类虚函数地址的一个静态指针数组；
当子类继承该父类时，会把虚函数表继承下来（效果类似深拷贝，因为虚函数表是属于一个类的）；
在子类中如果重写了虚函数，就会在子类的虚函数表把基类对应的虚函数地址覆盖，所以就可以指向谁调用谁的接口；

上图：
请添加图片描述

动态绑定与静态绑定

静态绑定（早绑定）

对不满足多态条件的函数调用时在编译时确定调用函数的地址；

常见case：

  • 函数重载；
  • 函数模板；

动态绑定（迟绑定）

满足多态条件的函数调用会在运行时，到指向对象的虚函数表确定调用函数的地址;

常见case：

  • 基类指针或引用的多态行为；

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