多态性与虚函数——C/C++学习笔记

多态性（polymorphism）

即：向不同对象发送同一个消息，不同的对象在接收时候会产生不同行为。

所谓消息，就是函数调用。

C++中多态性就是：具有不同功能的函数可以有相同的函数名称。即实现用同一个函数名调用不同的函数内容。

C++多态性分为：静态多态性 和 动态多态性

静态多态性：通过函数重载或者运算符重载实现，在编译阶段即知道函数的全部调用关系，也称为是编译时的多态性。根据表达式上下文确定该执行哪一个功能。

优点：调用速度快，效率高；缺点：缺乏灵活性。

动态多态性：在运行时实现的多态，即在运行的时候才知道操作所针对的对象。通过虚函数来实现。

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动态多态性要解决的问题是：基类有多个派生类，且允许派生类有与基类成员相同的成员名称（包括函数名称、变量名称），在运行时候用同一个成员名称调用类对象的时候，会调用哪一个对象的成员？是基类对象的成员还是派生类对象的成员？

派生类对象可以替代基类对象向基类对象的引用初始化或赋值。

虚函数就是在基类声明函数是虚拟的，并不是实际存在的函数，在派生类中才正式定义此函数。

虚函数所解决的问题是：用基类的指针，能够在指向派生类的时候，访问派生类中与基类同名的函数。

本来，若没有声明是虚函数，那么用基类的指针，则只是指向基类对象的。若用它来指向派生类，则会发生隐式类型转换，将派生类的指针转换为基类的指针。

此时，基类指针指向的是派生类对象中基类的部分。

注意：

在基类中定义的非虚函数，在派生类中被重新定义。那么，如果是用基类的指针调用该成员函数，则系统会调用对象中基类部分的成员函数；若是用派生类的指针调用该成员函数，则系统会调用派生类对象中的成员函数。这不是多态行为，因为没有用到虚函数。

动态多态的关键点在于：

1. 虚函数、同名成员函数
2. 基类指针
3. 指向不同派生类时候，访问的是当前派生类对象的成员函数。

函数重载 与 虚函数  区别：

函数重载处理的是同一层次上的同名函数问题。横向重载

虚函数处理的是不同层次上的同名函数问题。纵向重载

另外注意：函数重载要求 函数的参数个数 或者 函数返回类型不同。

虚函数则要求函数名、函数类型、函数参数个数及类型都与基类虚函数必须保持一致。

使用虚函数需要注意的两点地方是：

1、只能用virtual声明类的成员函数为虚函数，不能够声明类外普通函数为虚函数。其原因是：虚函数的作用是允许派生类重新定义虚函数，显然只能够在类的继承层次之中。

2、一个成员函数被声明为虚函数之后，不能够再在同一类族中再定义一个同名的非虚函数（即函数名、参数个数、类型啥的都相同）

虚函数表

特别说明：使用虚函数是有一定空间开销的。

当一个类中带有虚函数，编译系统会为该类构造一个虚函数表（virtual function table，vtable），它是一个指针数组，存放每个虚函数的入口地址。

虚析构函数

当派生类的对象从内存中清除的时候，一般是先调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数。

但是，但是，但是，重要的事情说三遍。

存在这样一种情况：当用new关键词建立了临时对象，若基类中有析构函数，且定义了一个指向该基类的指针变量。在用delete 来销毁这个指针对象的时候，会发生一种情况：

系统只会执行基类的析构函数，而不执行派生类的析构函数。

因为不是虚函数，没有多态性，指针虽然赋值是派生类对象，但是只指向派生类中的基类部分。因此只是执行了基类的析构函数。

若在继承中安全地正确地执行析构函数，则最好把基类的析构函数声明为虚析构函数！！！

纯虚函数

只给出函数原型，没有函数体。在声明虚函数的时候被初始化为"=0"的函数。

声明纯虚函数的一般形式：

virtual 函数类型 函数名 （参数列表） = 0；

注意：最后有分号。纯虚函数没有函数体。=0只是个标识，告诉编译器这是个纯虚函数，没有实际意义。

纯虚函数只有函数名字不具备函数功能，不能够被调用！！！

作用是为派生类保留函数名字，以便派生类根据需要对它进行定义。如果没有保留函数名字，则不能实现多态。

凡是包含纯虚函数的类都是抽象类。抽象类不能够建立对象。

因为纯虚函数不能够被调用，所以无法实例化，即创建对象。但是，可以创建指向抽象类的指针，以此来实现多态调用。