C++中的多态

在学习C++的时候，我们知道C++有三个重要的特性：封装，继承，多态。
那么，我们来看一下C++是怎么实现多态，以及多态实现的对象模型。

所谓多态，其实就是“多种形态”。
C++中虚函数的主要作用就是实现多态。简单说父类的指针/引用调用重写的虚函数，当父类指针/引用指向父类对象时调用的是父类的虚函数，指向子类对象时调用的是子类的虚函数。

1.父类的指针或者引用调用重写的虚函数。

class Base{public:    virtual void f1()    {        std::cout << "Base::f1()" << std::endl;    }    void f2()    {        std::cout << "Base::f2()" << std::endl;    }};class Devir:public Base{public:    virtual void f1()    {        std::cout << "Devir::f1()" << std::endl;    }    virtual void f2()    {        std::cout << "Devir::f2()" << std::endl;    }};

在Base类中，f1()为虚函数，Devir类共有继承Base类，Devir类中的f1()进行了重写，而f2()不满足重写。这时我们拿父类的指针/引用指向Devir的对象。

int main(){    Base b;    Devir d;    Base* ptr = &b;    ptr->f1();    ptr->f2();    ptr = &d;    ptr->f1();    ptr->f2();    Base& d1 = d;    d1.f1();    d1.f2();    return 0;}

最终的结果如下

2.内存布局，通过对虚表地址的访问，找到虚函数的地址。

每一个虚函数表都存放着指向虚函数的指针，我们通过访问虚函数表的指针，找到虚函数所在的空间，对空间中的虚函数一一访问。

class Base{public:    virtual void f1()    {        std::cout << "Base::f1" << std::endl;    }    void f2()    {        std::cout << "Base::f2" << std::endl;    }    virtual void f3()    {        std::cout << "Base::f3" << std::endl;    }private:    int a;};class Devri :public Base{    virtual void f3()    {        std::cout << "Devir::f3" << std::endl;    }private:    int z;};typedef void(*VirFunc)();void PrintVirtualTable(int* VirTable){    std::cout << "VirtualTable:" << VirTable << std::endl;    for (int i = 0; VirTable[i] != 0; ++i)    {        VirFunc f = (VirFunc)VirTable[i];        f();    }}int main(){    Base b;    Devri d;    PrintVirtualTable((int*)(*((int*)&b)));    PrintVirtualTable((int*)(*((int*)&d)));    return 0;}

3.静态的多态和动态的多态。

多态就是多种形态，C++的多态分为静态多态和动态多态。
1. 静态多态就是重载，因为是在编译期决议确定，所以称为静态多态。
2. 动态多态就是通过继承重写基类的虚函数实现的多态，因为是在运行时决议确定，所以称为动态多态。

动态的多态实现需要条件：
1>存在继承。
2>父类的引用或指针指向子类的对象。
3>存在重写。

class A{public:    virtual void f1()    {        std::cout << "Af1()" << std::endl;    }    virtual void f2()    {        std::cout << "Af2()" << std::endl;    }    void print()    {        std::cout << "print()" << std::endl;    }    void print(int i)    {        std::cout << "print(int " << i << ")" << std::endl;    }private:    int a;};class B :public A{public:    virtual void f2()    {        std::cout << "Bf2()" << std::endl;    }};void Test(A& aa){    aa.f2();    aa.print();    aa.print(10);}int main(){    A a;    B b;    Test(a);    Test(b);    return 0;}

通过对f2()、print()、print(int i)的调用，我们通过反汇编的方式得到调用过程。

我们发现，在实现动态的多态时，运行时到虚函数表寻找调用函数的地址，而静态多态编译时确定了函数的地址。