【C++】多态

什么是多态？

就是不同对象在完成某个行为时，会产生不同的形态

多态分为静态多态和动态多态

静态多态

在编译期间就确定执行哪个函数，主要包含：函数重载和运算符重载

静态多态函数的地址早绑定-在编译阶段确定函数的地址

动态多态

派生类和虚函数实现的运行阶段的多态

动态多态函数的地址晚绑定-运行阶段确定函数的地址

函数重写（覆盖）：

子类重新定义父类中有相同名称，返回值和参数的虚函数，只在继承关系中出现

基本条件：基类中被重写的函数必须是虚函数，并且派生类和基类中重写的函数和被重写的函数返回值 函数名 函数参数必须一致

函数隐藏

在派生类中，只要和基类函数名字相同，不是重写就是隐藏

#include<iostream>
using namespace std;

class Father{
public:
    virtual void fun(){
        cout<<"Father"<<endl;
    }
};

class Son : public Father{
public:
    //派生类的 virtual可以省略，基类必须是虚函数
    virtual void fun(){
         cout<<"Son"<<endl;
    }
    //函数隐藏
    void fun(int a){}

};

添加

动态多态的使用条件：父类的指针或引用指向子类的对象

多态的满足条件：继承，子类重写父类的虚函数

多态的实现（原理）

为了实现 C++ 的多态，C++ 使用了一种动态绑定技术。这个技术的核心是虚函数表。

虚函数表

下面介绍虚函数表是如何实现动态绑定的：

• 每个包含虚函数的类都包含一个虚表（存放粗函数指针的数组）。
• 当一个类 B 继承 类 A 时，会继承类 A 的函数的调用权。
• 所以说如果一个基类包含虚函数，那么其派生类也可调用这些虚函数，这些派生类也有属于自己的虚表。

• class A {
  public:
      virtual void vfun1(){}
      virtual void vfun2(){}
      void fun1(){}
      void fun2(){}
  
  };
  //类 A 包含虚函数 vfun1 vfun2，故 A 有自己的虚函数表
  
  class B : public A{
  public:
  };
  //类 B 继承了类 A，故 B 也有属于自己的虚函数表

  下面展示一下类 A 的虚表指示图

• 虚表是一个存放虚函数指针的数组，其内的元素是虚函数指针，每个元素对应每个虚函数的函数指针

• 需要注意的是：普通函数（即非虚函数）的调用不会经过虚表，所以虚表中并不包含普通函数的函数指针

• 虚表内的条目，即虚函数指针的赋值发生在编译器编译阶段，也就是说在代码的编译阶段，虚表就可以构造出来了

简述一下多态实现的整体过程

假设 存在基类全价买票类，有一个学生类半价买票，退伍军人免费
class Purchase{
public:
    virtual void fun(){ 
        cout<<"全价买票"<<endl;
    }
};

class Student : public Purchase{
public:
    virtual void fun(){
        cout<<"半价"<<endl;
    }
};

class ArmyPerson : public Purchase{
public:
    virtual void fun(){
        cout<<"免费"<<endl;
    }
};

void vfun(Purchase* p){
    p->fun();
}

int main(){
    Student s;
    vfun(&s);
    ArmyPerson a;
    vfun(&a);
}

学生类继承了购买类，也就有自己的虚表和虚表指针，重写了fun函数，学生类中的虚表指针就会指向学生类的 fun 函数，而不是购买类的。军人类和学生类，加入存在大众类继承购买类，不重写 fun 函数，那么执行结果就是全价购买。这样在调用 vfun（s) 函数时满足基类指针指向子类对象，调用子类虚表指针，到虚表中执行相应的函数。军人类同理，这样就实现了不同人群买票的不同价位，也就是多态的定义，不同对象执行某一任务会有不同的状态。

抽象类

包含纯虚函数的类就是抽象类，抽象类不能实例化对象

纯虚函数就是虚函数 = 0

总结

允许不同的对象通过同一个函数实现不同的行为，基类的代码可以被派生类复用，并且能根据不同的派生类实现不同的行为，这就是多态。