C++多态详谈

多态

1.静态多态

静态多态（早绑定）：编译器在编译期间完成的，编译器根据函数实参的类型（可能会出现隐式类型转换），可推断出要调用的那个函数，如果有对应的函数就调用该函数，否则出现编译错误。

2.动态多态

动态多态（晚绑定）：在程序执行期间（非编译期间）判断所引用对象的实际类型，根据其实际类型调相应的方法。 使用virtual关键字修饰类的成员函数时，指明该函数为虚函数，派生类需要重新实现。编译器将实现动态绑定。

动态绑定条件

必须是虚函数。通过基类类的引用或者指针调用虚函数。

注意

这里是列表文本构造函数不能用virtual修饰。（对象还未构造，如何查虚表）static和virtual不能一起用。（静态函数没有this指针）赋值运算符重载可以用virtual修饰，但不建议定义为虚函数。（在派生类和基类的赋值时可能会有问题） 友元函数不能用virtual修饰。（友元不能传递）析构函数可以用virtual修饰。（当类内有虚函数时，最好把析构函数给成虚函数。或者派生类中有申请空间并释放空间的动作时，也给成虚函数）

纯虚函数

在成员函数的形参后面写上=0，则成员函数为纯虚函数。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。纯虚函数在派生类中重新定义以后，派生类才能实现实例化出对象。

总结

派生类重写基类的虚函数实现多态，要求函数名、参数列表、返回值完全相同（协变除外）基类中定义了虚函数，在派生类中该函数始终保持虚函数的特性。只有类的非静态成员函数才能定义为虚函数，静态成员函数不能定义为虚函数。如果在类外定义虚函数，只能在声明函数时加virtual关键字，定义时不用加。构造函数不能定义为虚函数，虽然可以将赋值运算符重载函数定义为虚函数，但最好不要这么做，使用时容易混淆。不要在构造函数和析构函数中调用虚函数，在构造函数和析构函数中，对象是不完整的，可能会出现未定义的行为。最好将基类的析构函数声明为虚函数。（析构函数比较特殊，因为派生类的析构函数跟基类的析构函数名称不一样，但是构成覆盖，这里编译器做了特殊处理）虚表是所有类对象实例公有的。

虚表剖析

对于有虚函数的类，编译器都会维护一张虚表，对象的前四个字节就是指向虚表的指针。 没有覆盖 class CBase { public: CBase(){m_iTest = 10;} virtual void FunTest0(){cout<<"CBase::FunTest0()";} virtual void FunTest1(){cout<<"CBase::FunTest1()";} virtual void FunTest2(){cout<<"CBase::FunTest2()";} private: int m_iTest; }; class CDerived:public CBase { public: virtual void FunTest4(){cout<<"CDerived::FunTest4()";} virtual void FunTest5(){cout<<"CDerived::FunTest5()";} virtual void FunTest6(){cout<<"CDerived::FunTest6()";} }; typedef void (*FUN_TEST)(); void FunTest() { CBase base; cout<<"CBase vfptr:"<<endl; for (int iIdx = 0; iIdx < 3; ++iIdx) { FUN_TEST funTest = (FUN_TEST)(*((int*)*(int *)&base + iIdx)); funTest(); cout<< ": "<<(int *)funTest<<endl; } cout<<endl; CDerived derived; cout<< "CDerived vfptr:"<<endl; for (int iIdx = 0; iIdx < 6; ++iIdx) { FUN_TEST funTest = (FUN_TEST)(*((int*)*(int *)&derived + iIdx)); funTest(); cout<< ": "<<(int *)funTest<<endl; } } int main() { FunTest(); return 0; }

基类中的构造函数：填写虚表 派生类：

先拷贝基类虚表。若有重写，替换（覆盖）相同位置的函数。后面添加自己特有的虚函数。 虚函数调用：先找到虚表，从表中找到调用的函数。

有覆盖

class CBase { public: virtual void FunTest0(){cout<<"CBase::FunTest0()"<<endl;} virtual void FunTest1(){cout<<"CBase::FunTest1()"<<endl;} virtual void FunTest2(){cout<<"CBase::FunTest2()"<<endl;} virtual void FunTest3(){cout<<"CBase::FunTest3()"<<endl;} }; class CDerived:public CBase { public: virtual void FunTest0(){cout<<"CDerived::FunTest0()" <<endl;} virtual void FunTest1(){cout<<"CDerived::FunTest1()" <<endl;} virtual void FunTest4(){cout<<"CDerived::FunTest4()" <<endl;} virtual void FunTest5(){cout<<"CDerived::FunTest5()" <<endl;} }; typedef void (*_pFunTest)(); void FunTest() { CBase base; for (int iIdx = 0; iIdx < 4; ++iIdx) { _pFunTest pFunTest = (_pFunTest)(*(( int*)*(int *)&base + iIdx)); pFunTest(); } cout<<endl; CDerived derived; for (int iIdx = 0; iIdx < 6; ++iIdx) { _pFunTest pFunTest = (_pFunTest)(*((int*)*(int *)&derived + iIdx)); pFunTest(); } } void TestVirtual() { CBase base0; CDerived derived; CBase& base1 = derived; } int main() { FunTest(); TestVirtual(); return 0; }

多重继承：没有虚函数覆盖

class CBase0 { public: CBase0(){m_iTest = 0xB0;} virtual void PrintB0(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase0::PrintB0()" <<endl;} int m_iTest; }; class CBase1 { public: CBase1(){m_iTest = 0xB1;} virtual void PrintB1(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase1::PrintB1()" <<endl;} int m_iTest; }; class CBase2 { public: CBase2(){m_iTest = 0xB2;} virtual void PrintB2(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase2::PrintB2()" <<endl;} int m_iTest; }; class CDerived:public CBase0, public CBase1, public CBase2 { public: CDerived(){m_iTest = 0xD0;} virtual void PrintD(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CDerived::PrintD()"<<endl;} int m_iTest; }; typedef void (*VFTABLE_FUN)(); void PrintVfPTab(char * _pStr, int *_pVfAddr) { cout<<_pStr<<endl; for (int iIdx = 0; ;iIdx++) { VFTABLE_FUN pPrintVTab = (VFTABLE_FUN)(*(_pVfAddr + iIdx)); if (NULL == pPrintVTab) { break; } pPrintVTab(); cout<<( int*)pPrintVTab<<endl; } cout<<endl; } void FunTest() { CDerived derived; cout<< sizeof(derived)<<endl; int *pVfTAddr = NULL; CBase0& base0 = derived; pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base0); PrintVfPTab( "CBase0 virtual Tab:", pVfTAddr); CBase1& base1 = derived; pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base1); PrintVfPTab( "CBase1 virtual Tab:", pVfTAddr); CBase2& base2 = derived; pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&base2); PrintVfPTab( "CBase2 virtual Tab:", pVfTAddr); pVfTAddr = ( int*)(*(int *)&derived); PrintVfPTab( "CDerived virtual Tab:" , pVfTAddr); derived.PrintB0(); derived.PrintB1(); derived.PrintB2(); derived.PrintD(); }

多重继承：有虚函数覆盖

class CBase0 { public: CBase0(){m_iTest = 0xA0;} virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase2::Print()"<<endl;} int m_iTest; }; class CBase1 { public: CBase1(){m_iTest = 0xB0;} virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase2::Print()"<<endl;} int m_iTest; }; class CBase2 { public: CBase2(){m_iTest = 0xC0;} virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CBase2::Print()"<<endl;} int m_iTest; }; class CDerived:public CBase0, public CBase1, public CBase2 { public: CDerived(){m_iTest = 0xD0;} virtual void Print(){cout<<"m_iTest = "<<hex<<m_iTest<< " CDerived::Print()"<<endl;} int m_iTest; }; void FunTest() { CDerived derived; cout<< sizeof(derived)<<endl; CBase0& base0 = derived; base0.Print(); CBase1& base1 = derived; base1.Print(); CBase2& base2 = derived; base2.Print(); derived.Print(); }

若有多个虚表，则自己的虚拟函数加在第一个虚表的末尾。