多态

    xiaoxiao2023-10-08  146

    多态的定义

    同一个行为,不同对象完成产生不同状态调用函数必须是指针或者引用(虚函数在虚表中以指针的形式存在)被调用的函数必须是虚函数(成员函数前加virtual),而且完成了虚函数的重写

    虚函数的重写

    派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数,其返回值类型、函数名、参数完全相同协变:重写的虚函数返回值不同,但必须分别是基类指针和派生类指针或基类引用和派生类引用,协变我们很少用派生类中重写虚函数可以不加virtual关键字,但在派生类中依旧保持虚函数属性,这种写法是不规范的如果基类的析构函数时虚函数,那么派生类析构函数重写了基类的析构函数,编译器为析构函数的名称做了特殊处理,编译后函数名统一为destructor,所以基类的析构函数最好写成虚函数

    重载、重写、重定义

    抽象类

    包含纯虚函数(在虚函数后加=0)的类为抽象类/接口类抽象类不能实例化对象,只有将纯虚函数重写才能实例化对象纯虚函数规范派生类必须重写,并且更体现出接口继承

    override/final

    override修饰派生类的虚函数必须完成重写,否则会报错final修饰基类的虚函数不能重写

    虚函数表

    多态是通过调用对象自己的虚函数表中的虚函数指针找到对应的虚函数,这样不同对象完成同一行为,展现不同状态

    #include <iostream> using namespace std; class Base1{ public: virtual void Func1(){ cout << "Base1::Func1()" << endl; } virtual void Func2(){ cout << "Base1::Func2()" << endl; } void Func3(){ cout << "Base1::Func3()" << endl; } private: int _base1 = 1; }; class Base2{ public: virtual void Func1(){ cout << "Base2::Func1()" << endl; } virtual void Func2(){ cout << "Base2::Func2()" << endl; } private: int _base2 = 2; }; //单继承 class Derive1 : public Base1{ public: virtual void Func1(){ cout << "Derive1::Func1()" << endl; } virtual void Func4(){ cout << "Derive1::Func4()" << endl; } private: int _derive2 = 4; }; //多继承 class Derive2 : public Base1, public Base2{ public: virtual void Func1(){ cout << "Derive2::Func1()" << endl; } virtual void Func4(){ cout << "Derive2::Func4()" << endl; } private: int _derive2 = 4; }; //遍历虚函数表中的虚函数指针 typedef void(*VFPTR)(); void PrintVfptr(VFPTR vfptr[]){ cout << "虚表地址" << vfptr << endl; for (int i = 0; vfptr[i] != nullptr; ++i){ printf("第%d个函数地址:0X%x,->", i, vfptr[i]); VFPTR f = vfptr[i]; f(); } cout << endl; } int main(){ Base1 b1; Derive1 d1; Derive2 d2; cout << "基类虚函数表:" << endl; VFPTR* vfptr1 = (VFPTR*)(*(int*)&b1); PrintVfptr(vfptr1); cout << "单继承继承基类虚函数表:" << endl; VFPTR* vfptr2 = (VFPTR*)(*(int*)&d1); PrintVfptr(vfptr2); cout << "多继承第一继承基类虚函数表:" << endl; VFPTR* vfptr3 = (VFPTR*)(*(int*)&d2); PrintVfptr(vfptr3); cout << "多继承第二继承基类虚函数表:" << endl; VFPTR* vfptr4 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d2 + sizeof(Base1))); PrintVfptr(vfptr4); return 0; }

    基类虚函数表

    存在虚函数的类中除成员外,还多了一个_vfptr虚函数表指针在前面(也可在后面,跟平台有关)对象存放虚表指针,虚表指针指向虚函数表也称虚表,虚函数表存放虚函数指针虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组,这个数组最后面访了一个nullptr虚函数表在VS下存在数据段中

    单继承虚函数表

    派生类对象由基类继承下来的成员包括虚表指针和自己的成员两部分组成Func1完成了重写,Func2继承下来是虚函数放进虚表,Func3也继承下来,但是不是虚函数,所以不会放进虚表,编译器窗口隐藏了未重写的虚函数Func4

    多继承虚函数表

    多继承派生类的未重写虚函数放在第一个继承基类部分的虚函数表中

    动/静态绑定

    静态绑定:在程序编译期间确定程序行为,也称为静态多态动态绑定:在程序运行期间根据具体拿到的类型确定程序具体的行为,调用具体的函数,也称为动态多态

    接口继承和实现继承

    实现继承:普通函数的继承是一种实现继承,派生类继承了基类的函数,可以使用函数,继承的是函数的实现接口继承:虚函数的继承是一种接口继承,派生类继承基类的虚函数接口,完成重写,达成多态,继承的是接口如果不实现多态,不要把函数定义成虚函数

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