C++多态特性详解

目录

概念：

定义及实现：

虚函数重写的两个例外：

1.协变：

2.析构函数的重写：

final关键字：

override关键字：

多态是如何实现的（底层）：

面试题：

概念：

所谓多态就是，当去完成某个行为时，不同的对象会产生不同的状态，导致不同的结果。

举个简单的例子：当去一个景区旅游，成人买票是全价，儿童买票是半价，这就是一种典型的多态。还有个典型的例子：大家在使用某多多助力拿红包时，有的能拿到，有的却邀了几百个人还是拿不到，这可能就是一种多态，如果你是新用户，它就会让你拿到，如果你是老用户，它可能让你拿不到。（仅个人猜测）

定义及实现：

c++中构成多态需要满足2个条件：

1.父类的指针或者引用去调用虚函数。 2.完成虚函数的重写，满足三同（函数名，返回值，参数）。

上述的三同有特例，后面会讲，我们先来简单实现一下上面买票这个例子的多态：

试试传子类的引用看看结果如何：

注意：虚函数不能写成全局的，只能写在类里面。虚函数和正常的成员函数一样都存在代码段。

虚函数重写的两个例外：

上面讲到了虚函数重写需要满足三同，函数名，返回值，形参都要保证和父类里面的对应虚函数相同，但也有两个例外。

1.协变：

子类重写父类虚函数时，与父类虚函数返回值类型不同。即父类虚函数返回父类对象的指针或者引用，子类虚函数返回子类对象的指针或者引用时，称为协变。(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

不一定返回自己的父类或者子类，别的父类或者子类也可以：

2.析构函数的重写：

如果父类的析构函数为虚函数，此时子类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字， 都与父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destructor。

看下面这个场景：

因为有切片的概念，父类的指针可以指向子类，注意看这里调用了两次父类的析构，但我们new出来的时一个父类和一个子类，这里看似没什么影响，但我们稍微对子类修改一下 ：

这时如果不调用子类的析构就会造成内存泄漏，解决办法：

结论：建议将析构函数写成虚函数，防止内存泄漏。

final关键字：

当final修饰虚函数时，则改虚函数不能被重写：

当final修饰一个类时，这个类为最终类，无法被继承：

override关键字：

加到子类重写的虚函数检查是否完成重写：

多态是如何实现的（底层）：

看下面这个场景

A里面明明只有一个变量_a，虚函数func是存在代码段的，没在类里面，按理来说应该算出4字节为何这里是16字节？

答：一旦类里面有虚函数，类的头4个（32位机器）或者8个（64位机器）字节就会有一个虚表指针 ，我这里是64位机器，然后又要满足结构体对齐，所以是16，我们用监视窗口看一下：

确实有个虚表指针，它指向该类虚函数的地址：

想必已经猜出来了，虚表指针，指向的就是该类中所有虚函数的起始地址。

相同类型的类共用一个虚表，也就是虚表指针是相同的。

当我们在子类对虚函数进行重写后，子类的虚表就存的是重写后的虚函数，父类的虚表存的还是重写前的虚函数，当我们用父类或者子类的引用或者指针去访问虚表时，就会访问到不同的虚表，从而完成不同的行为，构成多态。

那要是多继承，虚表指针是怎么存的呢？

再复杂点，多继承中的菱形继承又是怎么存虚表指针的呢？

此时D中的结构就如下图：

再再再复杂一点，多继承中的菱形虚拟继承又是怎么存虚表指针的？

此时D中的结构就如下图：

虚基表指针的知识我以后会讲 。

注意：虚表是存在常量区的，不是存在类里面，只是虚表指针存在类的头4个或者8个字节。

面试题：

该程序运行的结果是什么？

A: A->0 B: B->1 C: A->1 D: B->0 E: 编译出错 F: 以上都不正确 答案：B

因为虚函数的重写，重写的只是定义，它的形参的缺省值用的还是父类里面的。