c++远征之多态篇——虚函数及其实现原理

以下内容源于慕课网的学习整理，如有侵权，请告知删除。

 1、多态的定义

简单理解，就是对于同一条命令，不同对象会做出不同的操作。
相同对象收到不同消息，或者不同对象收到相同消息时，产生不同的动作。

2、多态的分类

（1）静态多态（早绑定）

如函数重载，在编译阶段，（根据传参情况）就已经知道要执行哪个函数。

（2）动态多态（晚绑定）

a、虚函数

多态具体到语法上是

父类和多个子类有同名函数；
定义了父类指针并指向了子类对象，然后通过父类指针，调用子类中的同名函数，而非父类中的同名函数。
动态多态，即父类调用子类的实现方式。

实现多态，需要将父类中的同名函数定义为虚函数

虚函数，即在成员函数前（如析构函数前、普通成员函数前）添加关键字virtual。

 下面不是动态多态，因为main中调用的都是父类中的函数


     



     


为了实现调用子类中的同名函数，需要在父类的同名函数前添加关键字virtual，（建议在子类的同名函数前也添加virtual，但不是必须的）

b、虚析构函数

多态中存在的问题是内存泄漏问题，解决方法是虚析构函数。

使用父类指针，去销毁子类对象时，会出现内存泄漏的问题。
因为delet p（p是父类指针）时，执行的是父类的析构函数；
而我们希望执行的是子类的析构函数。
解决这个问题的方法是，在父类的析构函数前添加virtual，即虚析构函数。
实际上，执行完子类的虚析构函数就会执行父类的析构函数。

c、virtual在函数中的使用限制

普通函数不能是虚函数，必须是类的成员函数；
静态成员函数不能是虚函数，如 virtual stact int getCount() 是错误的；
内联函数不能是虚函数；
构造函数不能是虚函数。

3、虚函数和虚析构函数的实现原理

（1）首先知道函数指针这个概念。



（2）虚函数表

当父类有虚函数时，并且实例化一个父类对象时，会有一个虚函数表指针，指向了一个虚函数表。
通过虚函数表得到虚函数指针，从而得到虚函数的入口地址。


   


子类也有一个虚函数表，子类的虚函数表的首地址，一般和父类虚函数表的首地址不一样；
假如子类中没有定义和父类同名的虚函数（如下），那么子类从父类中继承了虚函数，因此子类的虚函数表中的虚函数指针指向同一个虚函数入口。



假如子类中定义了和父类同名的虚函数（如下），那么子类的虚函数将覆盖父类的虚函数。



（3）虚析构函数的实现原理

前提（已知），执行完子类的虚析构函数就会自动执行父类的析构函数。
子类中有虚析构函数（如果父类的析构函数用virtual修饰的话，则子类的虚构函数无论是否用virtual修饰，都是虚析构函数）；
父类指针通过子类的虚函数表指针，得到虚析构函数的入口地址，执行完子类的虚析构函数后，会自动执行父类的析构函数。

（4）证明虚函数表指针的存在？

（5）细节

在c++中，多态的实现是通过虚函数表实现的；
每个类只有一份虚函数表，所有该类的对象共用同一张虚函数表；
两张函数表中的函数指针可能指向同一个函数。