C++ 多态的基本概念与原理刨析

作者：CtrlX

2022 年 8 月 18 日
山东
本文字数：1359 字
阅读完需：约 4 分钟

多态的基本概念

多态是 C++面向对象三大特性之一

多态分为两类

静态多态: 函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态区别：

静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

下面通过案例进行讲解多态

class Animal{public:  void speak()  {    cout << "动物在说话" << endl;  }};
class Cat :public Animal{public:  void speak()  {    cout << "小猫在说话" << endl;  }};
void DoSpeak(Animal & animal){  animal.speak();}
void test01(){  Cat cat;  DoSpeak(cat);//想让猫说话，但是输出结果是动物说话}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;}

复制代码

案例分析：

想让猫说话，但是输出结果是动物说话，原因是因为执行说话的函数speak()地址早绑定了，在编译阶段就已经确定了函数地址。

如果想执行猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段绑定。

解决方案：

class Animal{public:    //Speak函数就是虚函数  //函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。  virtual void speak()  {    cout << "动物在说话" << endl;  }};
class Cat :public Animal{public:      void speak()  {    cout << "小猫在说话" << endl;  }};
void DoSpeak(Animal & animal){  animal.speak();}
void test01(){  Cat cat;  DoSpeak(cat);//使用了虚函数后，输出结果：小猫在说话}

int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;}

复制代码

相当于speak()现在有多种形态了，根据传入的对象不同确定不同的函数地址。

总结：

多态满足条件

有继承关系
子类重写父类中的虚函数，子类可写可不写

多态使用条件

父类指针或引用指向子类对象

PS：

重写：函数返回值类型函数名参数列表完全一致称为重写

多态的原理刨析

class Animal{public:  //Speak函数就是虚函数  //函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。  virtual void speak()  {    cout << "动物在说话" << endl;  }};
class Cat :public Animal{public:  void speak()  {    cout << "小猫在说话" << endl;  }};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
void DoSpeak(Animal & animal){  animal.speak();}
//多态满足条件： //1、有继承关系//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用：//父类指针或引用指向子类对象
void test01(){  Cat cat;  DoSpeak(cat);}
void test02(){    cout << sizeof(Animal) << endl;}

int main() {
  test02();
  system("pause");
  return 0;}

复制代码

案例分析：

在 Animal 中的 speak()函数为加上关键字 virtual 时是一个非静态成员函数，不属于类的对象上，该类类似于一个空类，占一个字节，

加上关键字后运行发现这个类占 4 个字节（PS：不管什么指针都占 4 个字节，可以考虑指针），多了一个 vfptr（virtual function pointer 虚函数（表）指针），指向 vftable（虚函数表）

子类的替换继承过来的父类的 speak()

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/aec8eb99a955fb74ed165e680】。文章转载请联系作者。

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