c++多态性

C++多态性

两种表现形式：静态多态性 通过一般的函数重载来实现。

动态多态性 通过虚函数来实现。

静态多态性比较简单，主要动态多态性比较难理解。

动态多态性有两个条件：

1、在基类中必须使用虚函数、纯虚函数

2、调用函数时要使用基类的指针或引用。

只要在基类的成员函数前加上virtual，该成员函数就是虚函数，从基类派生出来的类的同名成员函数，不管前面是否有virtual，同样是虚函数，在虚函数的实现时，前面不能加virtual。

内联函数不能是虚函数，因为内联函数不能在运行时动态确定位置，即使虚函数在类的内部定义，但在编译的时候仍然看做是非内联的。

只有类的成员函数才能声明为虚函数，普通函数不能声明为虚函数。

静态成员函数不能是虚函数。



虚函数的原理:



普通函数的处理：

一个特定的函数都会映射到特定的代码，无论时编译阶段还是连接阶段，编译器都能计算出这个函数的地址，调用即可。

虚函数的处理：

被调用的函数不仅依据调用的特定函数，还依据调用的对象的种类。通常是由虚函数表(vtable)来实现的。

虚函数表的结构：

它是一个函数指针表，每一个表项都指向一个函数。任何一个包含虚函数的类都会有这样一张表。需要注意的是vtable只包含虚函数的指针，没有函数体。实现上是一个函数指针的数组。

虚函数表既有继承性又有多态性

每个派生类的vtable继承了它各个基类的vtable，如果基类vtable中包含某一项，则其派生类的vtable中也将包含同样的一项，但是两项的值可能不同。如果派生类重载(override)了该项对应的虚函数，则派生类vtable的该项指向重载后的虚函数，没有重载的话，则沿用基类的值。

每一个类只有唯一的一个vtable，不是每个对象都有一个vtable，每个对象都有一个指针，这个指针指向该类的vtable（当然，前提是这个类包含虚函数）。

那么，每个对象只额外增加了一个指针的大小，一般说来是4字节。

在类对象的内存布局中，首先是该类的vtable指针，然后才是对象数据。

在通过对象指针调用一个虚函数时，编译器生成的代码将先获取对象类的vtable指针，然后调用vtable中对应的项。

对于通过对象指针调用的情况，在编译期间无法确定指针指向的是基类对象还是派生类对象，或者是哪个派生类的对象

但是在运行期间执行到调用语句时，这一点已经确定，编译后的调用代码能够根据具体对象获取正确的vtable，调用正确的虚函数，从而实现多态性。

下面是通过基类的指针来调用虚函数时，所发生的一切：

step 1:开始执行调用 pA->run();（pA为基类指针,这里能判断到底是哪个对象）

step 2:取得对象的vtable的指针

step 3:从vtable那里获得函数入口的偏移量，即得到要调用的函数的指针

step 4:根据vtable的地址找到函数，并调用函数。

step 1和step 4对于一般函数是一样的，虚函数只是多了step 2和step 3。

基类和派生类是共用一表,还是各有各的表(物理上)？

答：基类和派生类是各有各的表,也就是说他们的物理地址是分开的,基类和派生类的虚表的唯一关联是:当派生类没有实现基类虚函数的重载时,派生类会直接把自己表的该函数地址值写为基类的该函数地址值.

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