C++的多態(tài)與虛函數(shù)你了解嗎

第C++的多態(tài)與虛函數(shù)你了解嗎目錄多態(tài)性虛函數(shù)總結

多態(tài)性

多態(tài)性是面向對象程序設計的關鍵技術之一，若程序設計語言不支持多態(tài)性，不能稱為面向對象的語言，利用多態(tài)性技術，可以調(diào)用同一個函數(shù)名的函數(shù)，實現(xiàn)完全不同的功能

在C++中有兩種多態(tài)性：

編譯時的多態(tài)

通過函數(shù)的重載和運算符的重載來實現(xiàn)的

運行時的多態(tài)性

運行時的多態(tài)性是指在程序執(zhí)行前，無法根據(jù)函數(shù)名和參數(shù)來確定該調(diào)用哪一個函數(shù)，必須在程序執(zhí)行過程中，根據(jù)執(zhí)行的具體情況來動態(tài)地確定；它是通過類繼承關系public和虛函數(shù)來實現(xiàn)的，目的也是建立一種通用的程序；通用性是程序追求的主要目標之一

通過引用或指針調(diào)用時，才可以達到運行時的多態(tài)

虛函數(shù)

虛函數(shù)是一個類的成員函數(shù)，定義格式如下：

virtual返回類型函數(shù)名（參數(shù)表）；

關鍵字virtual指明該成員函數(shù)為虛函數(shù)，virtual僅用于類定義中，如虛函數(shù)在類外定義，不可加virtual

我們來看下面代碼

classAnimal

private:

stringname;

public:

Animal(conststringna):name(na)

public:

virtualvoideat(){}

virtualvoidwalk(){}

virtualvoidtail(){}

virtualvoidPrintInfo(){}

stringget_name()

returnname;

conststringget_name()const

returnname;

classDog:publicAnimal

private:

stringowner;

public:

Dog(conststringow,conststringna):Animal(na),owner(ow)

virtualvoideat()

cout"DogEat:bone"endl;

virtualvoidwalk()

cout"DogWalk:run"endl;

virtualvoidtail()

cout"DogTail:wangwang"endl;

virtualvoidPrintInfo()

cout"Dogowner"ownerendl;

cout"Dogname:"get_name()endl;

classCat:publicAnimal

private:

stringowner;

public:

Cat(conststringow,conststringna):Animal(na),owner(ow)

virtualvoideat()

cout"CatEat:fish"endl;

virtualvoidwalk()

cout"CatWalk:silent"endl;

virtualvoidtail()

cout"CatTail:miaomiao"endl;

virtualvoidPrintInfo()

cout"Catowner:"ownerendl;

cout"Catname:"get_name()endl;

//需要公有繼承公有繼承代表是一個的意思

//需要引用或指針調(diào)用

voidfun(Animalanimal)

animal.eat();//對象名稱.虛方法()

animal.walk();

animal.tail();

animal.PrintInfo();

intmain()

Dogdog("zyq","hashiqi");//conststringow="zyq"

Catcat("zyq","bosimao");

fun(dog);

fun(cat);

return0;

在這里我們可以看到，當我們調(diào)用fun()函數(shù)時，傳入dog對象則調(diào)用Dog的方法，傳入cat調(diào)用Cat方法；這就是所謂的運行時的多態(tài)

要想達到運行時的多態(tài)（晚綁定）需要滿足：

公有繼承有虛函數(shù)必須以指針或引用方式調(diào)用虛函數(shù)

若發(fā)生早綁定，則會調(diào)用Animal類型的方法

成員函數(shù)應盡可能的設置為虛函數(shù)，但必須注意一下幾條：

1.派生類中定義虛函數(shù)必須與基類中的虛函數(shù)同名外，還必須同參數(shù)表，同返回類型；否則被認為是重載，而不是虛函數(shù)。如基類中返回基類指針，派生類中返回派生類指針是允許的，這是一個例外

2.只有類的成員函數(shù)才能說明為虛函數(shù)，這是因為虛函數(shù)僅適用于有繼承關系的類對象

3.靜態(tài)成員函數(shù)，是所有同一類對象公有，不受限于某個對象，不能作為虛函數(shù)（友元函數(shù)也不可以）

4.實現(xiàn)動態(tài)多態(tài)性時，必須使用基類類型的指針變量或引用，使該指針指向該基類的不同派生類的對象，并通過該指針指向虛函數(shù)，才能實現(xiàn)動態(tài)的多態(tài)性

5.內(nèi)聯(lián)函數(shù)每個對象一個拷貝，無映射關系，不能作為虛函數(shù)

6.析構函數(shù)可定義為虛函數(shù)，構造函數(shù)不可以定義為虛函數(shù)，因為在調(diào)用構造函數(shù)時對象還沒有完成實例化；在基類中及其派生類中都動態(tài)分配的內(nèi)存空間時，必須把析構函數(shù)定義為虛函數(shù)，實現(xiàn)撤銷對象時的多態(tài)性

7.函數(shù)執(zhí)行速度要稍慢一些，為了實現(xiàn)多態(tài)性，每一個派生類中均要保存相應虛函數(shù)的入口地址表，函數(shù)的調(diào)用機制也是間接實現(xiàn)；所以多態(tài)性總要付出一定代價，但通用性是一個更高的目標

8.如果定義放在類外，virtual只能加在函數(shù)聲明前面，不能加載函數(shù)定義前面；正確的定義必須不包括virtual

虛函數(shù)是覆蓋，同名函數(shù)是隱藏

虛函數(shù)編譯過程

classObject

private:

intvalue;

public:

Object(intx=0):value(x)

virtualvoidadd()

cout"Object::add"endl;

virtualvoidfun()

cout"Object::fun"endl;

virtualvoidprint()const

cout"Object::print"endl;

classBase:publicObject

private:

intsum;

public:

Base(intx=0):Object(x+10),sum(x)

virtualvoidadd()

cout"Base::add"endl;

virtualvoidfun()

cout"Base::fun"endl;

virtualvoidprint()const

cout"Base::print"endl;

intmain()

此處虛函數(shù)表中進行的是同名覆蓋，而不像繼承關系中，同名成員進行隱藏，就近處理；虛函表僅有一份，存在數(shù)據(jù)區(qū)

在主函數(shù)創(chuàng)建對象

intmain()

Basebase(10);

Object*op=base;

可以看到base的大小為12字節(jié)，因為其中基類對象Object，添加了虛表變?yōu)榱?字節(jié)，且在構建過程，首先構建Object基類，此時虛表指針指向Object的虛表，而接著構建Base類的時候，會將虛表指針修改為指向Base的虛表

也就是，當有虛函數(shù)時，構造函數(shù)除了構建對象初始化對象的數(shù)據(jù)成員外，還會將虛表的地址給到虛表指針;同時這也是構造函數(shù)不可以作為虛函數(shù)的原因

intmain()

Basebase(10);

Object*op=NULL;

Objectobj(0);

op=base;

op-add();//指針或引用調(diào)動，則采用運行時多態(tài)

op-fun();

op-print();

obj=base;

obj.add();//對象直接調(diào)動，則采用編譯時多態(tài)

obj.fun();

obj.print();

也就是我們通過，對象名.方法的方式調(diào)用虛函數(shù)，則通過編譯時多態(tài)的方式

運行時的多態(tài)，是通過查詢虛表進行調(diào)用；下面通過匯編進一步查看

只有進行以指針調(diào)用或引用調(diào)用的時候才會對虛表進行查詢

三層繼承

classObject

private:

intvalue;

public:

Object(intx=0):value(x)

virtualvoidadd()

cout"Object::add"endl;

virtualvoidfun()

cout"Object::fun"endl;

virtualvoidprint()const

cout"Object::print"endl;

voidfn_a()

fun();

classBase:publicObject

private:

intsum;

public:

Base(intx=0):Object(x+10),sum(x)

virtualvoidadd()

cout"Base::add"endl;

virtualvoidfun()

cout"Base::fun"endl;

virtualvoidshow()

cout"Base::show"endl;

classTest:publicBase

private:

intnum;

public:

Test(intx=0):Base(x+10)

virtualvoidadd()

cout"Test::add"endl;

virtualvoidprint()const

cout"Test::print"endl;

virtualvoidshow()

cout"Test::show"endl;

我們可以看到虛函數(shù)表，當我們構建派生類，會復制基類的虛函數(shù)表，將虛表指針指向新的虛函數(shù)表，并且將同名的虛函數(shù)進行覆蓋

依舊使用上面代碼

/*

voidfn_a()

fu