C++：多态

C++：多态

一、基本概念

1、静态多态(编译多态)：函数重载和运算符重载

2、动态多态(运行多态)：派生类和虚函数

3、静态多态和动态多态的区别函数地址早绑定(静态联编)还是晚绑定(动态联编)。

二、静态联编

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
    void speak()
    {
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

class Cat: public Animal
{
public:
    void speak()
    {
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

// 存在父子关系的类，其指针或引用可直接相互转换
void doSpeak(Animal& animal) // Animal& animal = cat
{
    // 地址早就绑定好了，属于早绑定，是静态联编。
    animal.speak();
}

int main()
{
    Cat cat;
    // 存在父子关系的类，其指针或引用可直接相互转换
    doSpeak(cat); // 输出结果为 动物在说话
}

三、动态联编

动态多态产生条件：

a、存在父子继承关系；

b、父类函数为虚函数，子类对父类对应函数进行重写；

c、父类的指针或引用指向子类对象。

// ***注意与上面静态联编代码一起看，比较两者间的区别***

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
    // 虚函数
    virtual void speak()
    {
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

class Cat: public Animal
{
public:
    // 子类对父类虚函数进行重写，该重写函数可不写为虚函数，即可不写关键字virtual.
    void speak()
    {
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

// 存在父子关系的类，其指针或引用可直接相互转换
void doSpeak(Animal& animal) // Animal& animal = cat
{
    // 父类中的speak函数为虚函数，在运行时再绑定，为动态联编。
    animal.speak();
}

int main()
{
    Cat cat;
    // 存在父子关系的类，其指针或引用可直接相互转换
    doSpeak(cat); // 输出结果为 小猫在说话
}

四、重写及多态原理

1、重写：子类重写父类中的虚函数，须返回值、函数名、形参列表相同。

2、多态原理：

a、当父类写了虚函数，其内部结构发生变化，多了一个虚函数表指针(vfptr)；

b、虚函数指针(vfptr) -> 虚函数表(vftable)；

c、虚函数表中记录着虚函数的入口地址；

d、当父类指针或引用指向子类对象，发生多态，调用时从虚函数表中寻找函数入口地址。

五、利用指针实现对象函数调用

// 该实例须在vs编译器下编译运行。笔者最开始是在DEV_C上运行的，结果直接报错，在vs2013上就不存在该问题了。
#include <iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
	// 虚函数
	virtual void speak()
    {
		cout << "动物在说话" << endl;
	}

	virtual void eat(int var, float flag)
    {
		cout << "动物在吃饭" << endl;
	}
};

class Cat : public Animal
{
public:
	// 子类对父类虚函数进行重写，该重写函数可不写为虚函数，即可不见关键字virtual.
	void speak()
    {
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
    
    // 子类对父类中的eat函数进行了重写(返回值、函数名及形参列表相同)
	void eat(int var, float flag)
    {
		cout << "小猫在吃饭" << endl;
	}
};

int main()
{
    // 父类仅存在两个虚函数，那么就创建了一个虚函数指针用于指向虚函数表。虚函数表中存有两个虚函数的入口地址。
    cout << "sizeof Animal: " << sizeof(Animal) << endl; // 4
	Animal* animal = new Cat;
	// 调用speak
    // *(int*)animal转到虚函数表中；*(int*)*(int*)animal转到虚函数speak入口地址
	((void(*)())(*(int*)*(int*)animal))();

	// 调用eat
	// vs2013中，C/C++函数默认调用惯例：__cdecl
	// 利用下面指针形式调用其调用惯例应为 __stdcall，因此应通过如下方式进行修改。
	typedef void(__stdcall *pfun)(int, float); // eat对应函数指针
    // (int*)*(int*)animal + 1 eat对应虚函数入口指针
	(pfun(*((int*)*(int*)animal + 1)))(10, 0.0);
    
    system("pause");
    return 0;
}