C++的多态性

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概述

多态性是面向对象编程中的重要特征之一。其是用父类型别的指针（或引用）指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种由于调用子类的不同可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。

多态实现方式：

函数重载
运算符重载
虚函数

多态实现

多态分类

1. 编译时多态（静态联编）

：通过函数重载和运算符重载实现。

2. 运行时多态（动态联编）

：通过类的继承关系和虚函数实现。

联编：也称绑定，这里是指计算机程序自身彼此关联的过程，即将函数名与对象关联的过程。

编译时多态的实现

**函数重载**
概念	两个函数在同一作用域，函数名相同，参数列表不同。
表达方式	在一个类中重载
	在不同类中重载
	基类的成员函数在派生类中重载
被重载的同名函数在编译期间区分，编译器会通过：1. 根据实参类型；2. 使用类作用域限定符“::”区分；3. 根据调用函数的类对象区分

运算符重载：

运算符重载实质上是函数重载。

语法：函数类型 operator 运算符名称（参数列表）{ // 重载处理 }

说明：

运算符重载中：运算符顺序和优先级不能更改，但参数和返回类型可以重载；
运算符参数都是内部类型时不能重载；
基本数据之间关系是确定的，若允许在其上重新定义，那么基本数据类型的内在关系将混乱；
C++规定：. 、:: 、.* 、?: 4个运算符不能重载；

运行时多态的实现

实现条件：

基类中必须存在虚函数，派生类必须对基类中的虚函数进行重写；

重写：两个函数作用域不同（分别在基类和派生类），函数名相同，参数列表相同，用virtual修饰即基类一定有虚函数。

规则：

1. 返回值类型相同；

2. 派生类重写基类的虚函数的关键字"virtual" 可加可以不加；

3. 派生类虚函数必须与被重写的基类函数原型一致（返回值，函数名字，参数类型必须完全相同）；
 例外：协变：基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用。// 仅适用于返回值，而不是参数。
                                                                
      析构函数 ：如果基类中的析构函数是虚函数，派生类虚构函数提供构成重写，且构成重写的虚函数的函数名字不同。
4. 派生类虚函数的访问权限可以与基类虚函数的访问权限不同，基类中虚函数访问权限必须是公有的。

必须通过基类指针或者引用来调用虚函数。

虚函数的注意事项：

构造函数不能虚函数。因为构造派生类对象方式不同于继承时，先调用派生类的构造函数，然后派生类的构造函数将使用基类的一个构造函数。而且虚函数调用是在部分信息下完成工作的机制，允许我们只知道接口而不知道对象的确切类型。要创建一个对象，你需要知道对象的完整信息。特别是，你需要知道你想要创建的确切类型。因此，构造函数不应该被定义为虚函数。
析构函数可以为虚函数，且通常声明为虚函数。将析构函数声明为虚函数保证当我们new一个子类，然后使用基类指针指向该子类对象，释放基类指针时可以释放掉子类的空间，防止内存泄漏。

友元函数不能为虚函数。因为友元函数不是类的成员函数，因为虚函数仅适合用于有继承关系的对象；
静态成员函数不能为虚函数，因为静态成员函数没有this指针，不受限与任一对象的；
内联函数不能为虚函数，因为内联函数不能在运行中动态确定；
如果派生类没有重写虚函数，则将使用该函数的基类版本。如果派生类在一条派生链中，则使用最新虚函数版本；
派生类被重写的方法，不仅隐藏参数列表相同的同名基类方法，而且隐藏参数列表不相同的同名基类方法；

纯虚函数与抽象类：

纯虚函数：

语法：virtual 函数返回值函数名（参数列表）= 0；

说明：

声明为纯虚函数，基类中就不能在给出函数实现部分；
C++中有一种情况：空的虚函数，空的虚函数指函数体为空，而纯虚函数压根没有函数体，有着本质区别；
纯虚函数必须在派生类中重写，否则这个函数就没有存在意义。

抽象类：

概念：含有纯虚函数的类称为抽象类。

作用：抽象类是不能实例化对象的，它是为了组织一个继承的层次结构，专门为派生类提供基本类型和接口函数的基类。

所以说抽象类也被称为抽象基类，且必须被继承，否则没有存在意义。

多态调用原理

在这插入一个例子：

#include <iostream>

using namespace std;

class Base{
	virtual void Func1()
	{}

private:
	int _val;
};

int main()
{
	Base b;
	cout << sizeof(b) << endl;
	return 0;
}

这调用监视窗口查看测试代码的结果：