C++ 多態(tài)性

C++中的多態(tài)性通過虛函數(shù)和動態(tài)綁定來實現(xiàn), 下面簡單介紹一下多態(tài)的實現(xiàn)：

• 虛函數(shù)：在基類中聲明虛函數(shù)，通過在成員函數(shù)前面加上virtual關(guān)鍵字來標識。虛函數(shù)允許子類對其進行重寫（覆蓋），從而實現(xiàn)多態(tài)。基類中的虛函數(shù)只有函數(shù)聲明，沒有具體的實現(xiàn)。
• 動態(tài)綁定：基于對象的類型來選擇調(diào)用的函數(shù)，而不是基于指針或引用的類型。在編譯時，編譯器會根據(jù)指針或引用的靜態(tài)類型進行函數(shù)調(diào)用；而在運行時，根據(jù)指針或引用所指向的對象的實際類型來決定調(diào)用哪個函數(shù)。這種在運行時確定調(diào)用的函數(shù)稱為動態(tài)綁定。
• 虛函數(shù)表（vtable）：編譯器會為每一個包含虛函數(shù)的類生成一個虛函數(shù)表，該表存儲了虛函數(shù)的地址。對象的內(nèi)存布局中會包含一個指向虛函數(shù)表的指針，稱為虛函數(shù)指針（vptr）。虛函數(shù)指針指向當前對象的虛函數(shù)表，通過虛函數(shù)表來找到具體的虛函數(shù)地址。
• 多態(tài)調(diào)用過程：當通過指針或引用調(diào)用虛函數(shù)時，首先會根據(jù)指針或引用的靜態(tài)類型找到對應的虛函數(shù)表，然后根據(jù)虛函數(shù)表中的偏移量找到具體的虛函數(shù)地址，最終調(diào)用對應的函數(shù)。

示例代碼

class Animal {
public:
    virtual void sound() {
        std::cout << "動物能叫" << std::endl;
    }
};
class Dog : public Animal {
public:
    void sound() override {
        std::cout << "Dog's voice sounds like Wangwang." << std::endl;
    }
};
class Cat : public Animal {
public:
    void sound() override {
        std::cout << "Cat's voice sounds like Miaomiao." << std::endl;
    }
};
int main() {
    Animal* animalPtr;
    Dog dog;
    Cat cat;
    animalPtr = &dog;
    animalPtr->sound();  // 輸出: Dog's voice sounds like Wangwang.
    animalPtr = &cat;
    animalPtr->sound();  // 輸出: Cat's voice sounds like Miaomiao.
    return 0;
}

在上述示例中，Animal類是基類，Dog和Cat類分別是派生類。它們都重寫（覆蓋）了基類的sound函數(shù)。通過基類指針animalPtr指向不同的派生類對象，并調(diào)用sound函數(shù)。在運行時，根據(jù)指針所指向的對象的實際類型來選擇調(diào)用哪個函數(shù)，實現(xiàn)了多態(tài)性。

總之，C++中的多態(tài)通過虛函數(shù)和動態(tài)綁定來實現(xiàn)。虛函數(shù)允許子類對其進行重寫，動態(tài)綁定根據(jù)對象的實際類型來確定調(diào)用哪個函數(shù)。使用虛函數(shù)表和虛函數(shù)指針來實現(xiàn)動態(tài)綁定。這種機制能夠提供更靈活的代碼設計和對象行為的多樣性。

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