C++之多态（上篇）

1.多态是什么

1.多态的概念：通俗来讲，就是多种形态。具体来讲，就是在做同一种事情的时候，不同的对象去做会产生不同的状态。
2.举个例子：就如同旅游去景点买票，如果是成人，那就要全票购买，如果是儿童或者学生，那就有优惠。

2.多态的定义

1.多态的构成条件：
多态是在不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生不同的行为。
那么，构成如此情况需要两个条件：
①：必须通过基类指针或者引用调用该函数。
②：必须调用的是虚函数，且派生类必须对基类的该函数进行重写。
如下图：

使用不同的对象去调用，得到了不同的结果。
2.虚函数：
如上图，被virtual修饰的函数，就是虚函数，同样也是构成多态的不可缺少的功臣，有了它的修饰，才能构成多态。
3.虚函数的重写：
①：虚函数的重写（覆盖，在多态的原理下面会将覆盖），意思是在派生类中要有一个和基类一模一样的虚函数（返回值，参数，函数名都一样），称派生类重写了基类的虚函数。
②：还有一点要注意的是，在派生类重写基类虚函数时，虚函数前可加可不加virtual，不管加不加，此时这个函数都是虚函数。

3.多态的原理

1.虚函数表
①：大家一定很疑惑，多态到底是怎么实现的，为什么虚函数的重写就可以成为构成多态，其实在内部，给虚函数制定了一个特殊的位置，那就是虚函数表。如图：

从图中我们可以看到，在类对象p中除了我们所定义的私有成员外，发现一个__vfptr的成员，其实这就是虚函数表，里面只放了虚函数表的地址，为什么这样说呢，如下图：

通过查看类对象的所占用的字节大小，可以发现，在32位操作系统下，私有成员占有8个字节，那么多出的4个字节应该就是__vfptr所占有的大小。
②：经过修改代码，如下：

class Person
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "Person::func()" << endl;
	}
	virtual void func1()
	{
		cout << "Person::func1()" << endl;
	}
	void func2()
	{
		cout << "Person::func2()" << endl;
	}
private:
	char a = 'A';
	int b = 1;
};
class Student : public Person
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "Student::func()" << endl;
	}
private:
	int c = 2;
};
int main()
{
	Person p;
	Student s;
}

运行后，结果如图：

由图可以看见：
1.派生类有两部分成员，一部分是继承下来的，虚拟表就在这部分中，另一部分就是自己的成员。
2.派生类和基类的虚拟表有不一样的地方，首先，地址不一样，其次，func函数发生了重写，所以s中的存在的就是重写后的，虚函数重写就是覆盖，覆盖是指虚拟表中虚拟函数的覆盖，重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。
3.只有虚函数才能放进需表里，func2就没放入虚表里面。
4.虚函数表的本质就是一个存放虚函数的数组，最后一个虚函数后存的是nullptr。
5.派生类虚函数表生成顺序：
首先，将基类的虚函数表拷贝到自己的虚函数表中；其次，将派生类重写的基类的函数覆盖基类的该函数；最后，将自己新加的虚函数按照声明顺序排在已有的虚函数表后面。
2. 多态的原理
1.如下代码：

class Person
{
public:
	virtual void BuyTicket() 
	{ 
		cout << "买票-全价" << endl; 
	}
};
class Student : public Person 
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{ 
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};
void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person Mike;
	Func(Mike);
	Student Johnson;
	Func(Johnson);
	return 0;
}

如图，运行可以得下图：

如图，蓝线和红线分别代表不同的路线，分别在基类和派生类的虚函数表中找到所对应的虚函数，这样就产生了不同对象调用相同函数产生了不同的形态。
2.出现这样的情况，是因为满足多态以后的函数调用，不是在编译时确定的，而是在运行时到对象去找的。而不满足多态的函数调用，是在编译时就已经确定好的。
3.静态绑定与动态绑定
①：静态绑定：是在程序编译的时候就已经确定了程序的行为，所以也叫前期绑定，也称静态多态。（重载就是一种静态绑定）
②：动态绑定：是在程序运行期间，根据拿到的具体类型确定程序的行为，所以也叫后期绑定，也称动态多态。（就如重写）