多态的现象及本质剖析（一）

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本文探讨了多态现象，即通过父类指针调用子类的重写函数，展示不同行为。多态的实现依赖于C++的继承、虚函数和虚函数表。每个含有虚函数的对象会有一个指向虚函数表的指针，调用时根据实际对象类型确定执行的函数。

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多态的现象，同样的调用语句有着不同的表现形态。

#include <iostream>
using namespace std;
class animal
{
public:
    virtual void func() = 0;//纯虚函数
protected:
private:
    //char *voice = "我是annimal怎么叫?";
};
class duck:public animal
{
public:
    virtual void func()//纯虚函数重写
    {
        cout << voice << endl;
    }
protected:
private:
    char *voice = "我是鸭子，嘎嘎嘎";
};
class cat:public animal
{
public:
    virtual void func()//纯虚函数重写
    {
        cout << voice << endl;
    }
protected:
private:
    char *voice = "我是小猫，喵喵喵";
};
//框架
void cry(animal *p)//赋值兼容性原则，可传递子类指针
{
    p->func();
}
int main()
{
    duck d1;
    cat c1;
    cry(&d1);//运行效果：我是鸭子，嘎嘎嘎
    cry(&c1);//运行效果：我是小猫，喵喵喵
    system("pause");
    return 0;
}

上例中同样是调用cry()函数，不同的对象传入，可以调用各自对象中的方法，产生不同的现象。这个现象便是多态。
从上述代码中可以总结出多态产生的条件有三个：
1、父类子类继承关系。
2、（纯）虚函数重写。
3、父类指针（引用）指向子类对象。

virtual关键字，告诉编译器这个函数要支持多态；不要根据指针类型判断如何调用；而是要根据指针所指向的实际对象类型来判断如何调用。

C++多态实现原理：
当类中声明（纯）虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表
虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构
虚函数表是由编译器自动生成与维护的
virtual成员函数会被编译器放入虚函数表中
存在虚函数时，每个对象中都有一个指向虚函数表的指针(vptr指针)
这里写图片描述
拿上述代码duck类来说，编译的时候，编译器会自动为duck加上一个VPTR指针，duck当执行d1类初始化的时候，编译器就会自动创建一个d1的虚函数表，存放d1的func函数指针，而VPTR也会指向这个虚函数表。