1. 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。 比如 买票这个行为 ，当 普通人 买票时，是全价买票； 学生 买票时，是半价买票； 军人 买票时是优先买票。2. 多态的定义及实现
2.1 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; }
};2.2虚函数的重写
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。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; }
/*注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，也可以构成重写*/
/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{
Person ps;
Student st;
Func(ps);//买票-全价
Func(st);//买票-半价
return 0;
}
虚函数重写后，此时调用func函数，就形成多态了。
接口继承
在C++中，接口继承是指一个类继承另一个类的接口部分，即只继承虚函数而不继承函数体部分。这样做的目的是为了在派生类中重写虚函数，以实现特定的功能。
class person
{
public:
virtual void func(int a = 5)
{
cout << "被person调用 a = " << a << endl;
}
};
class student : public person
{
public:
virtual void func(int a = 10)
{
cout << "被student调用 a = " << a << endl;
}
};
student s;
person& rp = s;
student& rs = s;
rp.func();
rs.func();
输出结果：
被student调用 a = 5
被student调用 a = 10
以上代码中，两个虚函数func构成重写，但是person中的func，参数a的默认值为5；student中的func，参数a的默认值为10。奇怪的事情发生了：我们确实使用student对象调用了函数func，所以两次调用都显示了被student调用，说明调用了student中的函数。但是为什么通过person&调用的函数，a的值是5？
这就涉及到了接口继承。当两个函数构成虚函数时，并且通过 基类的引用/指针 调用函数，此时根据多态，会调用到派生类对应的函数，同时会发生接口继承。
上面的virtual void func(int a = 5)会被继承给派生类，把下面的virtual void func(int a = 10)替换掉，所以最后虽然我们最后通过多态调用到了正确的函数，但是由于接口继承，我们的接口依然是基类的，所以a = 5。但是如果我们直接通过，student&来调用student的函数，此时就是自己调用自己的函数，没有发生多态，所以没有发生接口继承，最后a = 10。
虚函数重写的两个例外
1. 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。class A {};
class B : public A {};
class Person {
public:
virtual A* f() { return new A; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual B* f() { return new B; }
};class Person {
public:
virtual ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数，下面的delete对象调用析构函
//数，才能构成多态，才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。
int main()
{
Person* p1 = new Person;
Person* p2 = new Student;
delete p1;
delete p2;
//~Person()
//~Student()
//~Person()
return 0;
}2.3多态的构成条件
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
多态的结果：
多态会根据 指针/引用 指向的对象的类型来调用对应的函数，而不是根据 指针/引用 本身的类型
2.4 C++11 override 和 final
从上面可以看出， C++ 对函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数 名字母次序写反而无法构成重载，而这种错误在编译期间是不会报出的，只有在程序运行时没有 得到预期结果才来 debug 会得不偿失，因此： C++11 提供了 override 和 final 两个关键字，可以帮 助用户检测是否重写。 1. final ：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写class Car
{
public:
virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive() { cout << "Benz-舒适" << endl; }//报错
};class Car {
public:
virtual void Drive() {}
};
class Benz :public Car {
public:
virtual void Drive() override { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};
2.5 重载、重写(覆盖)、重定义(隐藏)的对比
函数重载：
功能：当函数传入不同类型的参数时，执行不同的效果
要求：1.重载的函数要在同一个作用域
2.函数名相同
3.参数列表不同
函数重写：
功能：派生类的虚函数将基类的虚函数重写，以达成多态
要求：1. 两个函数分别处于基类与派生类
2. 函数名相同
3. 参数列表相同
4. 返回值相同
5. 两个函数都是虚函数
函数重定义：
功能：派生类的同名函数屏蔽了基类的同名函数的直接访问
要求：1. 两个函数分别处于基类与派生类
2. 函数名相同（当函数名相同，只要不构成重写，那就是重定义）
3. 抽象类
3.1 概念 在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。 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。派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生 类才能实例化出对象。 抽象类的目的是为了定义通用的接口，并强制派生类实现这些接口中的方法。 纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "Benz-舒适" << endl;
}
};
class BMW :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "BMW-操控" << endl;
}
};
void Test()
{
Car* pBenz = new Benz;
pBenz->Drive();
Car* pBMW = new BMW;
pBMW->Drive();
}4.多态的原理
虚函数重写，是基于虚函数表的。虚函数表是一个用于存储虚函数指针的数组，其用于存储一个类中所有的虚函数指针，简称虚表。
对于一般的类，如果没有虚函数，那么它的函数是不会存储在对象中的。但是虚函数不一样，为了保证可以在对象中确定这个对象对应的函数，我们要想办法在对象中标识出这个对象的虚函数。于是含有虚函数的类，会多出一个指针，这个指针指向虚函数表，而虚函数表内部存储了这个类所有虚函数的地址。而这个指针叫虚函数表指针，简称虚表指针。
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base::Func1()" << endl;
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base::Func2()" << endl;
}
void Func3()
{
cout << "Base::Func3()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Derive::Func1()" << endl;
}
private:
int _d = 2;
};
int main()
{
Base b;
Derive d;
return 0;
}
当我们调用虚函数时，其会通过对象虚函数表指针找到虚函数表，再通过虚函数表定位函数。
将派生类的对象交给基类的 指针/引用 维护时，不会发生拷贝，而是进行一次切片，此时指针依然指向原先的对象，访问虚函数时，通过派生类对象的虚表来访问
当指针/引用指向基类对象：访问基类的虚表，调用重写前的虚函数
当指针/引用指向派生类对象：访问派生类的虚表，调用重写后的虚函数
此时不论是通过基类还是派生类的 指针/引用，都会通过对象本身对应的虚表来调用函数，这样就不会被 指针/引用 影响调用错误了。
那么为什么将派生类的对象切片为基类对象，不能调用到派生类的函数呢？
当我们将一个派生类的对象切片为基类对象，此时不是直接进行拷贝，基类在拷贝派生类中的基类成员时，不会拷贝派生类的虚表，而是用基类自己的虚表。因此当我们将一个派生类对象切片为基类对象，由于虚表不是派生类的虚表，所以访问到的虚函数是基类的虚函数，无法构成多态。
虚表的特性：
1. 虚表在编译阶段生成
2. 虚表存储在代码段（常量区）中
3. 只有虚函数才进虚表，普通函数不会进入虚表
4. 虚表指针在构造函数的初始化列表中完成的初始化
动态绑定与静态绑定
1. 静态绑定又称为前期绑定 ( 早绑定 ) ， 在程序编译期间确定了程序的行为 ， 也称为静态多态 ，比如：函数重载。 2. 动态绑定又称后期绑定 ( 晚绑定 ) ，是在程序运行期间，根据具体拿到的类型确定程序的具体行为，调用具体的函数，也称为动态多态 。5. 查看单继承和多继承中的虚函数表
class Base {
public:
virtual void func1() { cout << "Base::func1" << endl; }
virtual void func2() { cout << "Base::func2" << endl; }
private:
int a;
};
class Derive :public Base {
public:
virtual void func1() { cout << "Derive::func1" << endl; }
virtual void func3() { cout << "Derive::func3" << endl; }
virtual void func4() { cout << "Derive::func4" << endl; }
private:
int b;
};
观察图中的监视窗口中我们发现看不见
func3
和
func4
。这里是编译器的监视窗口故意隐藏了这 两个函数，也可以认为是他的一个小bug
。那么我们如何查看
d
的虚表呢？下面我们使用代码打印
出虚表中的函数。
typedef void(*VFPTR) ();
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{
// 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数
cout << " 虚表地址>" << vTable << endl;
for (int i = 0; vTable[i] != nullptr; ++i)
{
printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->", i, vTable[i]);
VFPTR f = vTable[i];
f();
}
cout << endl;
}
int main()
{
Base b;
Derive d;
// 思路：取出b、d对象的头4bytes，就是虚表的指针，前面我们说了虚函数表本质是一
//个存虚函数指针的指针数组，这个数组最后面放了一个nullptr
// 1.先取b的地址，强转成一个int*的指针
// 2.再解引用取值，就取到了b对象头4bytes的值，这个值就是指向虚表的指针
// 3.再强转成VFPTR*，因为虚表就是一个存VFPTR类型(虚函数指针类型)的数组。
// 4.虚表指针传递给PrintVTable进行打印虚表
// 5.需要说明的是这个打印虚表的代码经常会崩溃，因为编译器有时对虚表的处理
//不干净，虚表最后面没有放nullptr，导致越界，这是编译器的问题。我们只需要
//点目录栏的 - 生成 - 清理解决方案，再编译就好了。
VFPTR * vTableb = (VFPTR*)(*(int*)&b);
PrintVTable(vTableb);
VFPTR* vTabled = (VFPTR*)(*(int*)&d);
PrintVTable(vTabled);
return 0;
}