4.多态的原理

4.2 多态的原理

从上面虚函数的分析中我们已经知道了多态的原理，接下来我们从更深层次去探索多态。

class Person
{
public:virtual void BuyTicket(){cout << "买票-全价" << endl;}virtual void Func1(){}
};class Student :public Person
{
public:virtual void BuyTicket(){cout << "买票-半价" << endl;}virtual void Func2(){}
};int main()
{//同一个类型的对象共用一个虚表Person p1;Person p2;//vs下，不管是否完成重写，子类虚表跟父类虚表都不是同一个Student s1;Student s2;return 0;
}

在这里插入图片描述
通过上图我们发现，同一个类型的对象共用同一个虚表，vs下，不管是否完成重写，子类虚表跟父类虚表都不是同一个，除此之外，我们发现，vs的监视窗口下，子类自己的虚函数Func2(), 它是在子类自己的虚函数表中的，但是vs的监视窗口却没有显示出来，下面我们用一段程序将其展示出来。
虚表的本质是一个函数指针数组
在这里插入图片描述

通过上图我们发现对象虚表的地址在它对象的地址处的值取前4个字节即可。

class Person
{
public:virtual void BuyTicket(){cout << "Person::买票-全价" << endl;}virtual void Func1(){cout << "Person::Func1()" << endl;}
};class Student :public Person
{
public:virtual void BuyTicket(){cout << "Student::买票-半价" << endl;}virtual void Func2(){cout << "Student::Func2()" << endl;}
};typedef void(*VFPTR)();//void PrintVFTable(VFPTR table[])//打印虚函数表
void PrintVFTable(VFPTR* table,size_t n)//打印虚函数表中的虚函数地址并且调用虚函数
{//for (size_t i = 0; table[i] != nullptr; ++i)for (size_t i = 0; i < n; ++i){printf("vft[%d]:%p->", i, table[i]);//table[i]();VFPTR pf = table[i];//有点类似与强制类型转换pf();}cout << endl;
}int main()
{//同一个类型的对象共用一个虚表Person p1;Person p2;//vs下，不管是否完成重写，子类虚表跟父类虚表都不是同一个Student s1;Student s2;//取对象头部虚函数表指针传递过去//这里的2，3是我们知道对象的虚函数的个数PrintVFTable((VFPTR*)*(int*)&p1,2);PrintVFTable((VFPTR*)*(int*)&s1,3);return 0;
}

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4.3 C++ 11 override和final

从上面可以看出，C++对函数的重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数名的字母次序写反而无法构成重载，而这种错误在编译期间是不会报出来的，只有程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失，因此：C++ 11提供了override和final这两个关键字，可以用来帮助用户检测是否重写。

1.final：修饰虚函数，表示该虚函数不能被重写

class Car
{
public:virtual void Drive()final{}
};class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive() //error{cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

2.override:检查派生类虚函数是否重写基类某个虚函数，如果没有编译报错

class Car
{
public:virtual void Drive(){}
};class Benz :public Car
{
public:
//检查子类虚函数是否完成重写virtual void Drive()override{cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

4.4 重载、重写（覆盖）、隐藏（重定义）的对比（函数之间的关系）

在这里插入图片描述

5.抽象类

5.1概念

在虚函数的后面写上 =0，则这个函数为纯虚函数，包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。

class Car
{
public:virtual void Drive() = 0;
};class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive(){cout << "Benz-舒适" << endl;}
};class BwM:public Car
{
public:virtual void Drive(){cout << "BMW-操控" << endl;}
};int main()
{//Car c;//抽象类不能实例化对象//BwM b;Car* ptr = new BwM;ptr->Drive();//多态的体现ptr = new Benz;ptr->Drive();return 0;
}

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5.2接口继承和实现继承

普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实现。虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。

6.单继承和多继承关系的虚函数表

需要注意的是在单继承和多继承关系中，下面我们去关注的是派生类对象的虚表模型，因为基类的虚表模型前面我们已经看过了，没什么需要特别研究的。

class Base1
{
public:virtual void func1(){cout << "Base1::func1" << endl;}virtual void func2(){cout << "Base1::func2" << endl;}
private:int b1 = 1;
};class Base2
{
public:virtual void func1(){cout << "Base2::func1" << endl;}virtual void func2(){cout << "Base2::func2" << endl;}
private:int b2 = 2;
};class Derive :public Base1, public Base2
{
public:virtual void func1(){cout << "Derive::func1" << endl;}virtual void func3(){cout << "Derive::func3" << endl;}
private:int d = 3;
};typedef void(*VFPTR)();//void PrintVFTable(VFPTR table[])//打印虚函数表
void PrintVFTable(VFPTR* table,size_t n)//打印虚函数表中的虚函数地址并且调用虚函数
{//for (size_t i = 0; table[i] != nullptr; ++i)for (size_t i = 0; i < n; ++i){printf("vft[%d]:%p->", i, table[i]);table[i]();VFPTR pf = table[i];//有点类似与强制类型转换pf();}cout << endl;
}int main()
{Derive d;PrintVFTable((VFPTR*)*(int*)&d,3);//打印Base1虚函数表PrintVFTable((VFPTR*)*(int*)((char*)&d + sizeof(Base1)), 2);//法一：打印Base2虚函数表//法二：打印Base2虚函数表Base2* ptr2 = &d;//切片得到Base2的地址PrintVFTable((VFPTR*)(*(int*)ptr2), 2);return 0;
}