C++之多態(tài)(內(nèi)容不錯(cuò))

更新時(shí)間：2020年01月30日 21:08:50 作者：熊二不二

什么是多態(tài)？顧名思義就是同一個(gè)事物在不同場(chǎng)景下的多種形態(tài),需要的朋友可以參考下

編譯環(huán)境：WIN10 VS2017

這篇博客有點(diǎn)長(zhǎng)，但都是滿滿的干貨，一定要看到最后，那才是重點(diǎn)。

什么是多態(tài)？

顧名思義就是同一個(gè)事物在不同場(chǎng)景下的多種形態(tài)。

這里寫圖片描述

下面會(huì)具體的詳細(xì)的介紹。

靜態(tài)多態(tài)

我們以前說(shuō)過(guò)的函數(shù)重載就是一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)多態(tài)

int Add(int left, int right)
{
 return left + right;
}
double Add(double left, int right)
{
 return left + right;
}

int main()
{
 Add(10, 20);
 //Add(10.0, 20.0); //這是一個(gè)問(wèn)題代碼
 Add(10.0,20); //正常代碼
 return 0;
}

這里寫圖片描述

可以看出來(lái)，靜態(tài)多態(tài)是編譯器在編譯期間完成的，編譯器會(huì)根據(jù)實(shí)參類型來(lái)選擇調(diào)用合適的函數(shù)，如果有合適的函數(shù)可以調(diào)用就調(diào)，沒(méi)有的話就會(huì)發(fā)出警告或者報(bào)錯(cuò)。。。比較簡(jiǎn)單，不做多介紹。

這里寫圖片描述

動(dòng)態(tài)多態(tài)

什么是動(dòng)態(tài)多態(tài)呢？
動(dòng)態(tài)多態(tài)：顯然這和靜態(tài)多態(tài)是一組反義詞，它是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)基類的引用（指針）指向的對(duì)象來(lái)確定自己具體該調(diào)用哪一個(gè)類的虛函數(shù)。

我在西安臨潼上學(xué)，我就以這邊的公交車舉個(gè)栗子?。?/p>

class TakeBus
{
public:
 void TakeBusToSubway()
 {
  cout << "go to Subway--->please take bus of 318" << endl;
 }
 void TakeBusToStation()
 {
  cout << "go to Station--->pelase Take Bus of 306 or 915" << endl;
 }
};
//知道了去哪要做什么車可不行，我們還得知道有沒(méi)有這個(gè)車
class Bus
{
public:
 virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb) = 0; //？？？為什么要等于0
};

class Subway:public Bus
{
public:
 virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb)
 {
  tb.TakeBusToSubway();
 }
};
class Station :public Bus
{
public:
 virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb)
 {
  tb.TakeBusToStation();
 }
};

int main()
{
 TakeBus tb;
 Bus* b = NULL;
 //假設(shè)有十輛公交車，如果是奇數(shù)就是去地鐵口的，反之就是去火車站的
 for (int i = 1; i <= 10; ++i)
 {
  if ((rand() % i) & 1)
   b = new Subway;
  else
   b = new Station;
 }
 b->TakeBusToSomewhere(tb);
 delete b;
 return 0;
}

這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)多態(tài)的例子，它是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)條件去選擇調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)。
而且，從上面的例子我們還發(fā)現(xiàn)了我在每一個(gè)函數(shù)前都加了virtual這個(gè)虛擬關(guān)鍵字，想想為什么？如果不加會(huì)不會(huì)構(gòu)成多態(tài)呢？
干想不如上機(jī)實(shí)踐：

class Base
{
public:
 virtual void Funtest1(int i)
 {
  cout << "Base::Funtest1()" << endl;
 }
 void Funtest2(int i)
 {
  cout << "Base::Funtest2()" << endl;
 }
};
class Drived :public Base
{
 virtual void Funtest1(int i)
 {
  cout << "Drived::Fubtest1()" << endl;
 }
 virtual void Funtest2(int i)
 {
  cout << "Drived::Fubtest2()" << endl;
 }
 void Funtest2(int i)
 {
  cout << "Drived::Fubtest2()" << endl;
 }
};
void TestVirtual(Base& b)
{
 b.Funtest1(1);
 b.Funtest2(2);
}
int main()
{
 Base b;
 Drived d;
 TestVirtual(b);
 TestVirtual(d);
 return 0;
}

這里寫圖片描述

在調(diào)用FuncTest2的時(shí)候我們看出來(lái)他并沒(méi)有給我們調(diào)用派生類的函數(shù)，因此我們可以對(duì)動(dòng)態(tài)多態(tài)的實(shí)現(xiàn)做個(gè)總結(jié)。

動(dòng)態(tài)多態(tài)的條件：

●基類中必須包含虛函數(shù)，并且派生類中一定要對(duì)基類中的虛函數(shù)進(jìn)行重寫。
●通過(guò)基類對(duì)象的指針或者引用調(diào)用虛函數(shù)。

重寫：

（a）基類中將被重寫的函數(shù)必須為虛函數(shù)（上面的檢測(cè)用例已經(jīng)證實(shí)過(guò)了）
（b）基類和派生類中虛函數(shù)的原型必須保持一致（返回值類型，函數(shù)名稱以及參數(shù)列表），協(xié)變和析構(gòu)函數(shù)（基類和派生類的析構(gòu)函數(shù)是不一樣的）除外
（c）訪問(wèn)限定符可以不同
那么問(wèn)題又來(lái)了，什么是協(xié)變？
協(xié)變：基類（或者派生類）的虛函數(shù)返回基類（派生類）的指針（引用）
總結(jié)一道面試題：那些函數(shù)不能定義為虛函數(shù)？
經(jīng)檢驗(yàn)下面的幾個(gè)函數(shù)都不能定義為虛函數(shù)：
1）友元函數(shù)，它不是類的成員函數(shù)
2）全局函數(shù)
3）靜態(tài)成員函數(shù)，它沒(méi)有this指針
3）構(gòu)造函數(shù)，拷貝構(gòu)造函數(shù)，以及賦值運(yùn)算符重載（可以但是一般不建議作為虛函數(shù)）

抽象類：

在前面公交車的例子上我提了一個(gè)問(wèn)題：

class Bus
{
public:
 virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb) = 0; //？？？為什么要等于0
};

在成員函數(shù)(必須為虛函數(shù))的形參列表后面寫上=0，則成員函數(shù)為純虛函數(shù)。包含純虛函數(shù)的類叫做抽象類（也叫接口類），抽象類不能實(shí)例化出對(duì)象。純虛函數(shù)在派生類中重新定義以后，派生類才能實(shí)例化出對(duì)象。純虛函數(shù)是一定要被繼承的，否則它存在沒(méi)有任何意義。

這里寫圖片描述

多態(tài)調(diào)用原理

class Base
{
public:
 virtual void Funtest1(int i)
 {
  cout << "Base::Funtest1()" << endl;
 }
 virtual void Funtest2(int i)
 {
  cout << "Base::Funtest2()" << endl;
 }
 int _data;
};

int main()
{
 cout << sizeof(Base) << endl;
 Base b;
 b._data = 10;
 return 0;
}

這里寫圖片描述

8？不知道大家有沒(méi)有問(wèn)題，反正我是有疑惑了。以前在對(duì)象模型（https://blog.csdn.net/qq_39412582/article/details/80808754）時(shí)我提到過(guò)怎么來(lái)求一個(gè)類的大小。按照那個(gè)方法，這里應(yīng)該是4才對(duì)啊，為什么會(huì)是8呢？

通過(guò)觀察。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)例子里面和以前不一樣，類成員函數(shù)變成了虛函數(shù)，這是不是引起類大小變化的原因呢？
我們假設(shè)就是這樣，然后看看內(nèi)存里是怎么存儲(chǔ)的呢？

這里寫圖片描述

可以看到它在內(nèi)存里多了四個(gè)字節(jié)，那這四個(gè)字節(jié)的內(nèi)容到底是什么呢？

這里寫圖片描述

是不是有點(diǎn)看不懂，我們假設(shè)它是一個(gè)地址去看地址里存的東西的時(shí)候發(fā)現(xiàn)它存的是兩個(gè)地址。
我假設(shè)它是虛函數(shù)的地址，我們來(lái)驗(yàn)證一下：

typedef void (__stdcall *PVFT)(); //函數(shù)指針
int main()
{
 cout << sizeof(Base) << endl;
 Base b;
 b._data = 10;
 PVFT* pVFT = (PVFT*)(*((int*)&b));
 while (*pVFT)
 {
  (*pVFT)();
  pVFT+=1;
 }
 return 0;
}

這里寫圖片描述