C++多态详谈

多态

1.静态多态

静态多态（早绑定）：编译器在编译期间完成的，编译器根据函数实参的类型（可能会出现隐式类型转换），可推断出要调用的那个函数，如果有对应的函数就调用该函数，否则出现编译错误。

2.动态多态

动态多态（晚绑定）：在程序执行期间（非编译期间）判断所引用对象的实际类型，根据其实际类型调相应的方法。 使用virtual关键字修饰类的成员函数时，指明该函数为虚函数，派生类需要重新实现。编译器将实现动态绑定。

动态绑定条件

1. 必须是虚函数。
2. 通过基类类的引用或者指针调用虚函数。

   注意

   1. 这里是列表文本构造函数不能用virtual修饰。（对象还未构造，如何查虚表）
   2. static和virtual不能一起用。（静态函数没有this指针）
   3. 赋值运算符重载可以用virtual修饰，但不建议定义为虚函数。（在派生类和基类的赋值时可能会有问题）
   4. 友元函数不能用virtual修饰。（友元不能传递）
   5. 析构函数可以用virtual修饰。（当类内有虚函数时，最好把析构函数给成虚函数。或者派生类中有申请空间并释放空间的动作时，也给成虚函数）

纯虚函数

在成员函数的形参后面写上=0，则成员函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。纯虚函数在派生类中重新定义以后，派生类才能实现实例化出对象。

总结

1. 派生类重写基类的虚函数实现多态，要求函数名、参数列表、返回值完全相同（协变除外）
2. 基类中定义了虚函数，在派生类中该函数始终保持虚函数的特性。
3. 只有类的非静态成员函数才能定义为虚函数，静态成员函数不能定义为虚函数。
4. 如果在类外定义虚函数，只能在声明函数时加virtual关键字，定义时不用加。
5. 构造函数不能定义为虚函数，虽然可以将赋值运算符重载函数定义为虚函数，但最好不要这么做，使用时容易混淆。
6. 不要在构造函数和析构函数中调用虚函数，在构造函数和析构函数中，对象是不完整的，可能会出现未定义的行为。
7. 最好将基类的析构函数声明为虚函数。（析构函数比较特殊，因为派生类的析构函数跟基类的析构函数名称不一样，但是构成覆盖，这里编译器做了特殊处理）
8. 虚表是所有类对象实例公有的。

虚表剖析

1. 对于有虚函数的类，编译器都会维护一张虚表，对象的前四个字节就是指向虚表的指针。
2. 没有覆盖

class CBase {public:              CBase(){m_iTest = 10;}               virtual void FunTest0(){cout<<"CBase::FunTest0()";}               virtual void FunTest1(){cout<<"CBase::FunTest1()";}               virtual void FunTest2(){cout<<"CBase::FunTest2()";} private:              int m_iTest;};class CDerived:public CBase {public:               virtual void FunTest4(){cout<<"CDerived::FunTest4()";}               virtual void FunTest5(){cout<<"CDerived::FunTest5()";}               virtual void FunTest6(){cout<<"CDerived::FunTest6()";}};typedef void (*FUN_TEST)();void FunTest() {              CBase base;     cout<<"CBase vfptr:"<<endl;    for (int iIdx = 0; iIdx < 3; ++iIdx)         {                           FUN_TEST funTest = (FUN_TEST)(*((int*)*(int *)&base + iIdx));        funTest();                      cout<< ": "<<(int *)funTest<<endl;          }    cout<<endl;    CDerived derived;          cout<< "CDerived vfptr:"<<endl;            for (int iIdx = 0; iIdx < 6; ++iIdx)            {                        FUN_TEST funTest = (FUN_TEST)(*((int*)*(int *)&derived + iIdx));              funTest();                          cout<< ": "<<(int *)funTest<<endl;          } }int main(){    FunTest();    return 0;}

基类中的构造函数：填写虚表 派生类：

1. 先拷贝基类虚表。
2. 若有重写，替换（覆盖）相同位置的函数。
3. 后面添加自己特有的虚函数。 虚函数调用：先找到虚表，从表中找到调用的函数。

   有覆盖

   class CBase { public:          virtual void FunTest0(){cout<<"CBase::FunTest0()"<<endl;}    virtual void FunTest1(){cout<<"CBase::FunTest1()"<<endl;}           virtual void FunTest2(){cout<<"CBase::FunTest2()"<<endl;}          virtual void FunTest3(){cout<<"CBase::FunTest3()"<<endl;}};class CDerived:public CBase{public:     virtual void FunTest0(){cout<<"CDerived::FunTest0()" <<endl;}      virtual void FunTest1(){cout<<"CDerived::FunTest1()" <<endl;}  virtual void FunTest4(){cout<<"CDerived::FunTest4()" <<endl;}  virtual void FunTest5(){cout<<"CDerived::FunTest5()" <<endl;}};typedef void (*_pFunTest)();void FunTest(){     CBase base;            for (int iIdx = 0; iIdx < 4; ++iIdx)        {                     _pFunTest  pFunTest = (_pFunTest)(*(( int*)*(int *)&base + iIdx));              pFunTest(); } cout<<endl;      CDerived derived;      for (int iIdx = 0; iIdx < 6; ++iIdx)       {                        _pFunTest  pFunTest = (_pFunTest)(*((int*)*(int *)&derived + iIdx));        pFunTest();          } }void TestVirtual(){      CBase base0;     CDerived derived;   CBase& base1 = derived; }int main() {      FunTest();   TestVirtual();      return 0; }

   

   多重继承：没有虚函数覆盖

   class CBase0 {public:        CBase0(){m_iTest = 0xB0;}   virtual void PrintB0(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase0::PrintB0()" <<endl;}       int m_iTest; };class CBase1 {public:           CBase1(){m_iTest = 0xB1;}     virtual void PrintB1(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase1::PrintB1()" <<endl;}    int m_iTest; };class CBase2 { public: CBase2(){m_iTest = 0xB2;}         virtual void PrintB2(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase2::PrintB2()" <<endl;}     int m_iTest;};class CDerived:public CBase0, public CBase1, public CBase2 { public:       CDerived(){m_iTest = 0xD0;}      virtual void PrintD(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CDerived::PrintD()"<<endl;}       int m_iTest; };typedef void (*VFTABLE_FUN)();void PrintVfPTab(char * _pStr, int *_pVfAddr) { cout<<_pStr<<endl;         for (int iIdx = 0; ;iIdx++)         {                      VFTABLE_FUN pPrintVTab = (VFTABLE_FUN)(*(_pVfAddr + iIdx));                if (NULL == pPrintVTab)                  {                                      break;                  }                     pPrintVTab();               cout<<( int*)pPrintVTab<<endl;      }         cout<<endl;}void FunTest() {     CDerived derived;       cout<< sizeof(derived)<<endl; int *pVfTAddr = NULL;        CBase0& base0 = derived;       pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base0);     PrintVfPTab( "CBase0 virtual Tab:", pVfTAddr); CBase1& base1 = derived;     pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base1);     PrintVfPTab( "CBase1 virtual Tab:", pVfTAddr); CBase2& base2 = derived;     pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base2);    PrintVfPTab( "CBase2 virtual Tab:", pVfTAddr); pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&derived);           PrintVfPTab( "CDerived virtual Tab:" , pVfTAddr); derived.PrintB0();       derived.PrintB1();    derived.PrintB2();       derived.PrintD();}

   

   多重继承：有虚函数覆盖

   class CBase0 {public:         CBase0(){m_iTest = 0xA0;}      virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase2::Print()"<<endl;}      int m_iTest;};class CBase1 {public:         CBase1(){m_iTest = 0xB0;}    virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase2::Print()"<<endl;}      int m_iTest;};class CBase2{public:    CBase2(){m_iTest = 0xC0;}    virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CBase2::Print()"<<endl;}      int m_iTest; };class CDerived:public CBase0, public CBase1, public CBase2 { public:         CDerived(){m_iTest = 0xD0;}          virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< "  CDerived::Print()"<<endl;}      int m_iTest;};void FunTest() {   CDerived derived;         cout<< sizeof(derived)<<endl;       CBase0& base0 = derived;        base0.Print();          CBase1& base1 = derived;       base1.Print();      CBase2& base2 = derived;     base2.Print();         derived.Print(); }

   若有多个虚表，则自己的虚拟函数加在第一个虚表的末尾。