多态的概念
多态的概念:通俗来说,就是多种形态,具体点就是去完成某个行为,当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。
多态的定义及实现
多态是在不同继承关系的类对象,去调用同一函数,产生了不同的行为。比如Student继承了
Person。Person对象买票全价,Student对象买票半价。
那么在继承中要构成多态还有两个条件:
1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
2. 被调用的函数必须是虚函数,且派生类必须对基类的虚函数进行重写
虚函数
虚函数:即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数
class Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;} };
虚函数的重写(覆盖):派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同),称子类的虚函数重写了基类的虚函数.
不符合重写,就是隐藏关系。
继承中要构成多态还有两个条件:
1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
2. 被调用的函数必须是虚函数,且派生类必须对基类的虚函数进行重写
class Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; } }; class Student : public Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; } };
不满足多态
当子类没有关键字virtual修饰,但父类有,此时也构成虚函数重写
特例1:子类虚函数不加virtual,依旧构成重写,实际中最好加上
特例2: 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
派生类重写基类虚函数时,与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指
针或者引用,派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时,称为协变。(了解)
以下程序输出结果是什么(B)
class A { public: virtual void func(int val = 1) { std::cout<<"A->"<< val <<std::endl;} virtual void test() { func();} }; class B : public A { public: void func(int val=0) { std::cout<<"B->"<< val <<std::endl; } }; int main(int argc ,char* argv[]) { B*p = new B; p->test(); return 0; }
A: A->0 B: B->1 C: A->1 D: B->0 E: 编译出错 F: 以上都不正确
子类指针调用test,但test不满足虚函数重写,为什么能调到呢?
test调用需要传参,调用virtual void test(A*this),,func是A的成员函数,所以参数是A* this,test里面调用func(),其实是this->func();这里的this指向子类,因为是p->test();p是B*类型,所以打印B->
为啥val会是1?
因为虚函数重写是接口继承(主要继承接口),普通函数继承是实现继承(主要继承函数的实现),接口继承就是说子类继承父类的接口,这里用的接口是virtual void func(int val = 1)。所以会打印B->1。
虚函数是接口继承,重写实现。
虚函数的重写(覆盖):派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同),称子类的虚函数重写了基类的虚函数.
不符合重写,就是隐藏关系。
虚函数重写跟缺省参数,形参名无任何关系。
把父类func参数改为0,此时会打印0,这是调用了父类接口 virtual void func(int val = 1),我们传了参数,所以会打印
class A { public: virtual void func(int val = 1) { std::cout << "A->" << val << std::endl; } void test() { func(); } }; class B : public A { public: void func(int val = 0) { std::cout << "B->" << val << std::endl; } }; int main(int argc, char* argv[]) { A* p = new B; p->test(); return 0; }
打印结果:B->1
注意这里P是A*,P指向B类型的空间
这里满足:父类指针或引用调用虚函数,func是虚函数重写,所以是多态。P指向B,
所以调用子类的func。
此时调用父类,因为this指向父类
多态的原理
虚函数表
大小不是4,而是8,因为除了_b成员,还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面,这个跟平台有关),对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtual,f代表function)。
创建一个对象,我们可以看到对象中含有_vfptr,我们还可以看到func1的地址被存进了虚表中,虚表是一个函数指针数组
class Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; } virtual void Func() { cout << "Func()" << endl; } }; class Student : public Person { public: virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; } }; void Func(Person& p) { p.BuyTicket(); } int main() { Person Mike; Func(Mike); Student Johnson; Func(Johnson); return 0; }
这里父对象和子对象的Func函数地址不一样,Buyticket地址一样,因为Buyticket被重写了
当对象调用函数的时候,会call一个地址,这个地址存在虚表中,通过地址找到虚函数。
多态的本质原理:当符合多态条件时,调用时,到指向对象的虚表中找到对应的函数地址,进行调用。
普通函数在编译链接时会确定函数的地址,运行时直接调用。
构成多态时调用
非多态调用函数
构成虚表的条件
虚函数不是存在虚表中,而是在代码段,虚表中存的是虚函数的地址。
当基类没有被virtual修饰,而子类被virtual所修饰,此时子类没有虚表,因为不构成虚函数。就跟调用普通函数一样。
当父类有虚函数,子类没有重写,但此时有虚表。编译器会通过虚表找到虚函数。当父类有虚函数,并且是通过父类的指针或引用调用虚函数,就会通过虚表去找该函数。此时调用的是父类的虚函数。
虚表的条件:父类函数为虚函数,是否父类指针或引用调用虚函数