前言
一、多态
多态是C++面向对象三大特性之一。简而言之,父类指针指向子类的对象,也就是同一操作作用于不同的对象,可以产生不同的效果。
多态分为两类:
静态多态:函数重载和运算符重载。
动态多态:派生类和虚函数实现运行时多态。
两者的区别:
静态多态的函数地址早绑定(静态绑定)-----编译阶段确定函数地址。
比如普通成员函数跟着类走,指针是什么类型,就调用该类的成员函数。
动态多态的函数地址晚绑定(动态绑定)-----运行阶段确定函数地址。
通过指针调用虚函数的时候做动态绑定,过程是通过这个指针找到所指对象里面的虚指针(vptr),在通过虚指针(vptr)找到虚函数表(vpbl),再找出具体指向的虚函数。简称三大件:1、指针调用。2、符合向上转型(比如指针指向子类对象)。3、调用的是虚函数
二、C++的多态如何实现
在基类的某(个/些)函数前加上virtual关键字,在派生类中重写该函数,运行时将会根据所指对象的实际类型来调用相应的函数,如果对象类型是派生类,就调用派生类的函数,如果对象类型是基类,就调用基类的函数。
代码如下(示例):
#include <iostream>
using namespace std;
class Base{
public:
virtual void fun(){
cout<<" Base::func()"<<endl;
}
};
class Son1:public Base{
public:
virtual void fun()override{
cout<<" Son1::func()"<<endl;
}
};
classSon2:publicBase{
};
int main()
{
Base* base=new Son1;
base->fun();
base=new Son2;
base->fun();
delete base;
base=NULL;
return 0;
}
运行结果:
Son1::func()
Base::func()
例子中,Base为基类,其中的函数为虚函数。子类1继承并重写了基类的函数,子类2继承基类但没有重写基类的函数,从结果分析子类体现了多态性,那么为什么会出现多态性,其底层的原理是什么?这里需要引出虚表和虚基表指针的概念。
虚表:虚函数表的缩写,类中含有virtual关键字修饰的方法时,编译器会自动生成虚表。
虚表指针:在含有虚函数的类实例化对象时,对象地址的前四个字节存储的是指向虚表的指针。
上图中展示了虚表和虚表指针在基类对象和派生类对象中的模型,下面阐述实现多态的过程:
(1)编译器在发现基类中有虚函数时,会自动为每个含有虚函数的类生成一份虚表,该表是一个一维数组,虚表里保存了虚函数的入口地址
(2)编译器会在每个对象的前四个字节中保存一个虚表指针,即vptr,指向对象所属类的虚表。在构造时,根据对象的类型去初始化虚指针vptr,从而让vptr指向正确的虚表,从而在调用虚函数时,能找到正确的函数
(3)所谓的合适时机,在派生类定义对象时,程序运行会自动调用构造函数,在构造函数中创建虚表并对虚表初始化。在构造子类对象时,会先调用父类的构造函数,此时,编译器只“看到了”父类,并为父类对象初始化虚表指针,令它指向父类的虚表;当调用子类的构造函数时,为子类对象初始化虚表指针,令它指向子类的虚表
(4)当派生类对基类的虚函数没有重写时,派生类的虚表指针指向的是基类的虚表;当派生类对基类的虚函数重写时,派生类的虚表指针指向的是自身的虚表;当派生类中有自己的虚函数时,在自己的虚表中将此虚函数地址添加在后面。
这样指向派生类的基类指针在运行时,就可以根据派生类对虚函数重写情况动态的进行调用,从而实现多态性。
多态好处
1、应用程序不必为每一个派生类编写功能调用,只需要对抽象类、基类进行处理,可大大提高程序的复用性。(继承)
2、派生类的功能可以被基类的方法或 引用变量所调用,也称为向后兼容,可以提高可扩充性和可维护性
多态用在方法的参数中和方法的返回类型中。
转载:https://blog.csdn.net/weixin_46269257/article/details/115798879