虚函数与多态

虚函数：

C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。

虚函数是一种在基类定义为virtual的函数，并在一个或多个派生类中再定义的函数。虚函数的特点是，只要定义一个基类的指针，就可以指向派生类的对象。

注：无虚函数时，遵循以下规则：C++规定，定义为基类的指针，也能作指向派生类的指针使用，并可以用这个指向派生类对象的指针访问继承来的基类成员；但不能用它访问派生类的成员。

使用虚函数实现运行时的多态性的关键在于：必须通过基类指针访问这些函数。

一旦一个函数定义为虚函数，无论它传下去多少层，一直保持为虚函数。

把虚函数的再定义称为过载（overriding）而不叫重载（overloading）。

 纯虚函数：是定义在基类中的一种只给出函数原型，而没有任何与该基类有关的定义的函数。纯虚函数使得任何派生类都必须定义自己的函数版本。否则编译报错。

纯虚函数定义的一般形式：

Virtual type func_name(参数列表)=0;

 含有纯虚函数的基类称为抽象基类。抽象基类又一个重要特性：抽象类不能建立对象。但是抽象基类可以有指向自己的指针，以支持运行时的多态性。

使用虚函数时，有两点要注意，如下所述 。
         1 ）只能用 virtual 关键宇声明类的成员函数，使它成为虚函数，而不能将类外的普通函
数声明为虚函数。 因为虚函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定义 。 显然，它
只能用于类的继承层次结构中 。
        2 ） 一个成员函数被声明为虚函数后，在同 一类族中的类就不能再定义一个非 virtua l 的
但与该虚函数具有相同的参数（包括个数和类型）和函数返回值类型的同名函数。

举个例子：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Base
{
public:
    virtual void who()
    {
        ECHOLN("我是基类！");
    }
};

class deriv_1:public Base
{
public:
    voidwho()
    {
        ECHOLN("我是子类deriv_1");
    }
};

class deriv_2:public Base
{
public:
   void who()
    {
        ECHOLN("我是子类deriv_2");
    }
};

int main()
{
    classBase *b,b0;
    classderiv_1 d1;
    classderiv_2 d2;
    b= &b0;
    b->who();
    b= &d1;
    b->who();
    b= &d2;
    b->who();
    return0;
}

输出：

我是基类！
我是子类deriv_1
我是子类deriv_2

 当一个类带有虚函数时 i 编译
系统会为该类构造一个虚函数表，它是一个指针数组，用于存放每个虚函数的人口地址 。 系
统在进行动态关联时的时间开销是很少的，因此，多态是高效的 。

多态

多态的概念

同一种东西在不同场景下的多种形态，当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。比如举个例子：见人说人话，见鬼说鬼话

.动态多态的分类

静态多态

  静态多态是编译器在编译期间完成的，编译器根据函数实参的类型(可能会进行隐式类型的转换)，可推断出要调用哪个函数，如果有对应的函数就调用该函数，否则出现编译错误。

（1）动态多态的实现条件： 

基类中必须包含虚函数，并且派生类一定要对基类中的虚函数进行重写

通过基类对象的指针或引用调用虚函数

所谓重写是：a.基类函数必须为虚函数，b.派生类函数必须与基类中的虚函数保持一致(包括返回类型、函数名称、参数列表) 但是有例外：即协变：

第一种是：基类虚函数必须返回基类对象的指针/引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针/引用   

第二种是：虚拟的析构函数(基类和派生类的析构函数名字不相同)  

第三种是：派生类的虚函数可以与基类中的虚函数访问限定符不一样。

举个例子：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class A
{
public:
  void foo()
  {
    printf("1\n");
  }
  virtual void fun()
  {
    printf("2\n");
  }
};
class B : public A
{
public:
  void foo()
  {
    printf("3\n");
  }
  void fun()
  {
    printf("4\n");
  }
};
int main(void)
{
  A a;
  B b;
  A *p = &a;
  p->foo();
  p->fun();
  p = &b;
  p->foo();
  p->fun();
  return 0;
}

  第一个p->foo()和p->fuu()都很好理解，本身是基类指针，指向的又是基类对象，调用的都是基类本身的函数，因此输出结果就是1、2。
第二个输出结果就是1、4。p->foo()和p->fuu()则是基类指针指向子类对象，正式体现多态的用法，p->foo()由于指针是个基类指针，指向是一个固定偏移量的函数，因此此时指向的就只能是基类的foo()函数的代码了，因此输出的结果还是1。而p->fun()指针是基类指针，指向的fun是一个虚函数，由于每个虚函数都有一个虚函数列表，此时p调用fun()并不是直接调用函数，而是通过虚函数列表找到相应的函数的地址，因此根据指向的对象不同，函数地址也将不同，这里将找到对应的子类的fun()函数的地址，因此输出的结果也会是子类的结果4。

多态缺陷

降低了程序运行效率（多态需要去找虚表的地址） 
空间浪费。