1 多态的基本概念
1.1 什么是多态?
- 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,通常是父类调用子类的重写函数,在C++中就是 父类指针指向子类对象,此时父类指针的向下引用就可以实现多态
- 比如看下面的代码:
class Animal { public: //虚函数 virtual void speak() { cout << "动物在说话" << endl; } virtual void eat(int a ) { cout << "动物在吃饭" << endl; } }; class Cat :public Animal { public: void speak() { cout << "小猫在说话" << endl; } void eat(int a) { cout << "小猫在吃饭" << endl; } }; class Dog :public Animal { public: void speak() { cout << "小狗在说话" << endl; } };
这两个类实现集成关系,简单来说就是 Animal是父类,Cat是子类,通过父类引用调用子类函数,这就是多态(字面意思就是一个对象多个状态),这样就 符合** 高内聚低耦合** 的设计原则,更容易 后期维护与修改
1.2 怎么实现多态
说了这么多,那么多态到底怎么实现呢?
- 想必上面代码中也已经透露出了一些信息,并且十分关键。没错,就是virtual,字面意思是 虚拟的,而也的确如此,这个关键字修饰的 函数,叫做虚函数,拥有虚函数的 类,被称为 抽象类(虚类),virtual是实现多态的必要不充分条件
- 同时 ,子类要重写父类的虚函数,什么叫重写?就是函数类型,函数名,参数列表完全相同。
- 并且父类指针还要指向子类对象,正如下所示:
void doSpeak(Animal & animal) //Animal & animal = cat; { animal.speak(); } void test01() { Cat cat; doSpeak(cat); Dog dog; doSpeak(dog); }
如此方能满足实现多态的三个条件
- 注:如果没有多态,那么父类指向子类时就无法调用子类函数,也就是此时该函数地址早就绑定好了,只能是animal说话,属于静态联编(静态);如果想调用小猫说话,这个时候函数的地址就不能早就绑定好,而是在运行阶段再去绑定函数地址,属于地址晚绑定,叫动态联编,(动态)多态的实现就是依靠动态联编。
2 虚函数的底层原理
- 那么虚函数到底是怎么工作的呢?
void test02() { Animal * animal = new Cat; ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) (); typedef void( __stdcall *FUNPOINT)(int); (FUNPOINT (*((int*)*(int*)animal + 1)))(10); }
Animal * animal = new Cat;
- 就是
animal->speak();
((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();
- 这里
*(int *)animal
解引用到虚函数表中,先将animal类型的指针强转为int *
,然后解引用得到int类型的值放到虚函数表中,然后偏移相应位置指向speak()
((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();
- 调用猫说话,因为C/C++默认调用惯例
__cdecl
,而用下列调用时 是__stdcall
typedef void( __stdcall *FUNPOINT)(int); (FUNPOINT (*((int*)*(int*)animal + 1)))(10);
🌹写在最后💖: 路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!伙伴们,明天见!🌹🌹🌹