多态的基本概念
- 多态是面向对象设计语言数据抽象和继承之外的第三个基本特征
- 多态性(polymorphism)提供接口与具体实现之间的另一层隔膜,从而将“what”和“how”分离开来,多态性改善了代码的可读和组织性,同时也使创建的程序具有可扩展性,项目不仅在最初创建时期可以扩展,而且当项目在需要有新的功能时也能扩展
- c++支持编译时多态(静态多态)和运行时多态(动态多态),运算符重载和函数重载就是编译时多态,而派生类和虚函数实现运行多态
- 静态多态和动态多态的区别就是函数地址是早绑定(静态联编)还是晚绑定(动态联编),如果函数的调用,在编译阶段就可以确定函数的调用地址,并产生代码,就是静态多态(编译时多态),就是说地址是早绑定的,而如果函数的调用地址不能编译不能再编译期间确定,而确定,而需要在运行时才能决定,这这就属于晚绑定(动态多态,运行时多态)
静态联编和动态联编
多态分类
- 静态多态 ------函数重载
- 动态多态-------虚函数 继承关系
静态联编
- 地址早绑定,编译阶段定好地址
动态联编
- 地址晚绑定,运行时候绑定好地址
多态
- 父类的引用或指针指向子类对象
#include<iostream>using namespace std;class Animal
{
public:virtual void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};class Cat : public Animal
{
public:void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}};//调用doSpeak ,speak函数的地址早就绑定好了,早绑定,静态联编,编译阶段就确定好了地址
//参数类型为Aniaml类类型,所以地址绑定为Animal类的地址
//如果想调用猫的speak,不能提前绑定好函数的地址,所以需要在运行时候再去确定函数地址
//动态联编,写法Speak放法改为虚函数,再父类上声明虚函数,发生了多态
void doSpeak(Animal & animal)//Animal & animal = cat
{animal.speak();
}//如果发生了继承的关系,编译器允许进行类型转换
void test01()
{Cat cat;doSpeak(cat);}
//什么叫多态?
//父类的引用或者指针 指向 子类对象int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
注意事项:
多态原理解析
- 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
- 被调用的函数必须是虚函数,且派生类必须对基类的虚函数进行重写
Animal类里的内部结构
Cat类里的内部结构
- 当父类中有了虚拟函数,内部结构发生了改变
- 内部多了一个vfptr virtual function pointer 虚拟函数表指针,指向vftable 虚函表
- 父类中结构 vptr & Animal::speak
- 子类中 进行 继承 会继承 vfptr vfptrtable
- 构造函数中,会将虚函数表指针 指向自己的虚函数表
- 如果发生了重写,会替换掉虚函数表中的原有的speak,改为 &Cat::speak
- 深入剖析,内部到底如何调用
- ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal))();
虚函数重写的两个例外:
1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同) 派生类重写基类虚函数时,与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引 用,派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时,称为协变。
2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同) 如果基类的析构函数为虚函数,此时派生类析构函数只要定义,无论是否加virtual关键字,都与基类的 析构函数构成重写,虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同,看起来违背了重写的规 则,其实不然,这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理,编译后析构函数的名称统一处 理成一样
#include<iostream>using namespace std;class Animal
{
public:virtual void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};class Cat : public Animal
{
public:virtual void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}
};//调用doSpeak ,speak函数的地址早就绑定好了,早绑定,静态联编,编译阶段就确定好了地址
//参数类型为Aniaml类类型,所以地址绑定为Animal类的地址
//如果想调用猫的speak,不能提前绑定好函数的地址,所以需要在运行时候再去确定函数地址
//动态联编,写法Speak放法改为虚函数,再父类上声明虚函数,发生了多态
void doSpeak(Animal & animal)//Animal & animal = cat
{animal.speak();
}//如果发生了继承的关系,编译器允许进行类型转换
void test01()
{Cat cat;doSpeak(cat);}
void test02()
{//cout << sizeof(Animal) << endl;//没写virtual时是1个字节//写了是4//父类指针指向子类对象发生了多态Animal * animal = new Cat;//animal->speak();//*(int *)*(int *)animal函数地址((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal))();
}
//什么叫多态?
//父类的引用或者指针 指向 子类对象int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}
重载,重写,重定义的对比