多态理解以及重载、重写和重定义的区别

halooy

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分类专栏： C/C++ 文章标签： c++ 数据结构

于 2023-10-14 18:19:06 首次发布

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多态条件

前提：继承
有虚函数
子类重写父类的虚函数
调用此函数的类型是基类的指针、引用

class Person
{
public:
	//虚函数：virtual + 正常的函数定义
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
	//一般基类的析构函数都定义为虚函数，避免内存泄漏的问题
	virtual ~Person()
	{
		cout << "~Person()" << endl;
	}
};

class Student : public Person
{
public:
	//虚函数重写：子类定义了一个和父类接口完全相同的函数
	//重写的虚函数：函数名，参数列表，返回值类型和父类对应的函数完全一致
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
	//即使前面不加virtual 也会有虚函数属性
	//都是虚函数，在底层和父类析构函数名相同，构成虚函数重写，构成多态
	~Student()
	{
		delete[100] ptr;
		cout << "~Student()" << endl;
	}
protected:
	char* ptr = new char[100];
};
//多态：看对象
void fun(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
//非多态：看类型
void fun2(Person p)
{
	p.BuyTicket();
}

void test()
{
	Person p;
	Student s;
	fun(p);
	fun(s);
	//构成多态，指向子类对象，先调用子类的析构，再调用父类析构
	Person* p1 = new Student;
	delete p1;
	Student* p2 = new Student;
	delete p2;
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

协变：返回值类型可以不同，但是必须是有继承关系的指针/引用

class A
{};
class B: public A
{};
class Person
{
public:
	//虚函数：virtual + 正常的函数定义
	//协变：返回值类型可以不同，但是必须是有继承关系的指针/引用
	virtual A* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
		return new A;
	}
};

class Student : public Person
{
public:
	//虚函数重写：子类定义了一个和父类接口完全相同的函数
	//重写的虚函数：函数名，参数列表，返回值类型和父类对应的函数完全一致
	virtual B* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
		return new B;
	}
};

final 在父类中使用：表示父类的虚函数不能再被子类重写
虚函数+final：此函数不能被子类重写

class A
{
	//子类不能再对该函数进行重写
	virtual void fun() final
	{
		cout << "A::fun()"<<endl;
	}
}

override 通常在子类中使用：表示会自动检查必须重写父类的一个函数
虚函数+override：强制重写父类的一个虚函数

class A
{
public:
	virtual void fun()
	{
		cout << "A::fun()"<<endl;
	}
}

class B:public A
{
public:
	virtual void fun() override
	{
		cout<<"B::fun()"<<endl;
	}
}

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。

多态原理

虚函数表

只要类中有虚幻书，类对象中都会有一个虚表指针成员：_vfptr ：二级指针–>函数指针指针
虚表是虚函数指针数组，需表中不存放普通函数的指针
子类会继承父类的虚表
子类的需表中，如果有重写的虚函数，则对应的函数指针也会被子类的虚函数指针覆盖（地址的覆盖）
虚表没有存放在对象中，虚表一般存放在代码段

获取虚表地址

//定义vfptr为函数指针类型
typedef void(*vfptr)();

//vfTable代表虚表指针，指向虚表的首元素地址，为二级指针
//虚表内存放的都是虚函数指针
void printVTable(vfptr vfTable[])
{
	cout << "虚表地址："<< vfTable << endl;
	//定义一个二级指针fptr也指向虚表首元素地址
	vfptr* fptr = vfTable;
	//做解引用，拿到一个虚函数指针
	while(*fptr != nullptr)
	{
		//虚函数指针(),虚函数指针指向的函数开始执行
		(*fptr)();
		//往下移动，指向下一个虚函数指针
		++fptr;
	}
}

void test()
{
	Person p;
	cout << "Person vfptr: ";
	vfptr* vftable = (vfptr*)(*(int*)&p);
	printVtable(vftable)；
}