C++多态
1. 多态的介绍
多态是c++三大特性之一，多态的作用是使不同的对象调用同一函数有不同的效果。
2. 重写
2.1 一般重写
重写（又称覆盖）是多态中的一个重要概念，重写是实现多态的条件之一。
重写指两个函数在基类和派生类中，同时满足函数名相同、参数类型相同、返回值相同，且函数必须是虚函数。这样的两个函数构成重写。
但要注意基类中的虚函数必须要使用virtual关键字，但派生类的虚函数不需要有virtual也能构成虚函数，**因为虚函数重写的是函数体的实现，而函数的结构（函数名、返回值、参数等）用的是基类的。**但在实际使用中建议派生类的虚函数也使用virtual关键字以增加代码的可读性。
class A
{
public:virtual int func(int x, int y){return x + y;}
};class B:public A
{
public:virtual int func(int x, int y){return x - y;}
};
func在A类和B类中构成函数重写。
2.2 协变重写
协变是重写的一种特殊情况，它是指在满足重写的其他条件下，两个函数的返回值不同。**协变重写的返回值必须是类对象的指针或引用。**即基类虚函数返回基类基类对象的指针或引用，派生类返回派生类对象的指针或引用。
class A
{
public:virtual A* func(){return new A(*this);}
};class B:public A
{
public:virtual B* func(){return new B(*this);}
};
3.3 析构函数的重写
如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类的析构函数只要定义，无论是否加关键字virtual，都与基类的析构函数构成函数重写。虽然基类和派生类的析构函数名字不同，但编译器对析构函数的名字做了特殊处理，程序编译后析构函数会被统一改名成destructor，这样析构函数的重写便满足了重写的规则。
析构函数的重写在多态的使用中是很要必要的，如果派生类向内存申请了空间，在析构的时候如果不使用重写很容易造成内存泄漏。所以在使用多态的程序中建议析构函数定义为虚函数，防止发生内存泄漏。
对比两段代码的运行结构：
3. 多态的使用方法
多态要在继承的前提下使用。
条件：
- 基类和派生类要完成虚函数的重写。
- 父类的指针或者引用去调用虚函数。
如有一个person类和一个student类，student类是person类的派生类。这两种对象在调用买火车票代码时，person类对象是全价票价，而student类是半价票价。实现这种情况的方法就是多态。
#include <iostream> using namespace std;class person { public:void BuyTicek(){cout << "普通人-全价票" << endl;} };class student :public person { public:virtual void BuyTicek(){cout << "学生-半价票" << endl;} };void func(person* p) {p->BuyTicek(); }int main() {person p;student s;func(&p);func(&s); }
4. override 和final
4.1 override
override和final是c++11提供的功能。override能检查派生类中的虚函数是否和基类的虚函数构成重写，是一种检查代码是否编写正确的手段
#include <iostream> using namespace std;class A { public:void func(){}};class B :public A { public:virtual void func() override{} };int main() {A a;B b;return 0; }
4.2 final
final可以使一个基类的虚函数不能被重写：
#include <iostream> using namespace std;class A { public:virtual void func() final{} }; class B :public A { public:virtual void func(){} };int main() {A a;B b;return 0; }
final也可以使一个类不能被继承。在final之前c++98提供一种使类不能被继承的方法：
把类的构造函数写在私有作用域，导致派生类无法访问基类的构造函数，无法实例化。但缺点是代码只有在实例化的时候才会报错。
而final关键字使程序在编译的时候就能够产生报错并提供准确的错误信息。
class A final { public:virtual void func(){}};class B :public A { public:virtual void func(){} }; int main() {A a;B b; return 0; }
5. 多态的原理
一个类中如果有虚函数，那么这个类实例化时，内部除了成员变量，还会有一个**虚函数表指针，简称虚表指针。**虚表指针是一个函数指针数组，它指向这个类中所有的虚函数。同类型的对象共用一张虚表（指向的地址相同），不同类型的对象虚表不同。
在32位下，一个函数指针数组指向第一个元素的地址，所以占4个字节，int类型占4个字节，char类型占一个字节，共9个字节。又因为对齐值为4，最终大小为12
同类型的对象共用一张虚表
因为派生类可以看作是特殊的基类，所以在使用多态的时候，派生类可以用基类的指针或引用来调用虚函数。在调用多态时，调用生成的指令就会去对应的虚表中找对应的虚函数来调用。
上面已经提到，相同的类型使用同一张虚表，不同类型使用不同的虚表。派生类虽然可以看成特殊的基类，但本质与基类不同，所以基类和派生类的虚表不同。运行时，调用的指令指向基类就调用基类的虚表，指向派生类就调用派生类的虚表。
#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:virtual void func1(){}virtual void func2(){}private:int i;char ch;
};
class B :public A
{
public:virtual void func1(){}virtual void func2(){}private:int i;char ch;
};int main()
{A a;B b;return 0;
}
基类和派生类的虚表不同，因为它们本质不是相同的类。
6. 重载、重定义（隐藏）和重写（覆盖）的区别
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函数重载，要求两个函数在同一作用域，函数名相同，返回值相同，参数不同。
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重定义（隐藏），要求两个函数分别在基类和派生类的作用域，函数名相同。
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重写（覆盖），要求两个函数分别在基类和派生类的作用域，函数名、参数、返回值相同（协变重写除外），且两个函数必须是虚函数。
在基类和派生类中，如果有同名函数，如果它不构成重定义（隐藏）就一定构成重写（覆盖）。
7. 抽象类
7.1 抽象类的定义
包含纯虚函数的类叫做抽象类。纯虚函数是一个只有声明没有定义的虚函数，它的声明方法为：
抽象类不能实例化出对象，它用来存放纯虚函数，而纯虚函数的意义是间接强制派生类重写虚函数。抽象类为基类时，它的派生类如果不重写纯虚函数的定义，那么基类的纯虚函数就被继承下来，导致派生类也无法实例化出对象。
#include <iostream>
class A
{virtual void func() = 0;
};
7.2接口继承和实现继承
普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类的函数，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，派生类继承的是基类虚函数的接口，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。
8. 多态与虚函数
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虚函数和普通函数一样，都是存在代码段。而类中指向虚函数的虚表存在常量区（vs下），在构造函数中完成初始化。
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子类有虚函数，继承的父类也有虚函数，那么子类的虚表就在父类中，子类对象就不需要单独建立虚表。
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多继承情况下，派生类的虚表在第一个父类的虚表中。
