C++ 多态

多态按字面的意思就是多种形态。

当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

在 C++ 中，多态（Polymorphism）是面向对象编程的重要特性之一。

C++ 多态允许使用基类指针或引用来调用子类的重写方法，从而使得同一接口可以表现不同的行为。

多态使得代码更加灵活和通用，程序可以通过基类指针或引用来操作不同类型的对象，而不需要显式区分对象类型。这样可以使代码更具扩展性，在增加新的形状类时不需要修改主程序。

以下是多态的几个关键点：

虚函数（Virtual Functions）：

• 在基类中声明一个函数为虚函数，使用关键字virtual。
• 派生类可以重写（override）这个虚函数。
• 调用虚函数时，会根据对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数。

动态绑定（Dynamic Binding）：

• 也称为晚期绑定（Late Binding），在运行时确定函数调用的具体实现。
• 需要使用指向基类的指针或引用来调用虚函数，编译器在运行时根据对象的实际类型来决定调用哪个函数。

纯虚函数（Pure Virtual Functions）：

• 一个包含纯虚函数的类被称为抽象类（Abstract Class），它不能被直接实例化。
• 纯虚函数没有函数体，声明时使用= 0。
• 它强制派生类提供具体的实现。

多态的实现机制：

• 虚函数表（V-Table）：C++运行时使用虚函数表来实现多态。每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，表中存储了指向类中所有虚函数的指针。
• 虚函数指针（V-Ptr）：对象中包含一个指向该类虚函数表的指针。

使用多态的优势：

• 代码复用：通过基类指针或引用，可以操作不同类型的派生类对象，实现代码的复用。
• 扩展性：新增派生类时，不需要修改依赖于基类的代码，只需要确保新类正确重写了虚函数。
• 解耦：多态允许程序设计更加模块化，降低类之间的耦合度。

注意事项：

• 只有通过基类的指针或引用调用虚函数时，才会发生多态。
• 如果直接使用派生类的对象调用函数，那么调用的是派生类中的版本，而不是基类中的版本。
• 多态性需要运行时类型信息（RTTI），这可能会增加程序的开销。

纯虚函数

您可能想要在基类中定义虚函数，以便在派生类中重新定义该函数更好地适用于对象，但是您在基类中又不能对虚函数给出有意义的实现，这个时候就会用到纯虚函数。

纯虚函数是没有实现的虚函数，在基类中用 = 0 来声明。

纯虚函数表示基类定义了一个接口，但具体实现由派生类负责。

纯虚函数使得基类变为抽象类（abstract class），无法实例化。

特点：

必须在基类中声明为 = 0，表示没有实现，子类必须重写。

抽象类：包含纯虚函数的类不能直接实例化，必须通过派生类实现所有纯虚函数才能创建对象。

接口定义：纯虚函数通常用于定义接口，让派生类实现具体行为。