关于虚函数实现多态的原理及分析
作者：Cynantrs
这篇文章主要介绍了C++中如何实现多态问题，具有很好的参考价值，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教
1、C++中如何实现多态
- 基类中先声明一个虚函数
- 至少有一个继承该基类的子类
2、虚函数实现多态的原理
- 当一个类中出现虚函数或着子类继承了虚函数时，就会在该类中产生一个虚函数表（virtual table），虚函数表实际上是一个函数指针数组（在有的编译器作用下是链表），里面的每一个元素对应指向该类中的某一个虚函数的指针。
- 被该类声明的对象会包含一个虚函数表指针（virtual table pointer），指向该类的虚函数表的地址。
- 虚函数的调用过程： 当一个对象要调用到虚函数时，先将对象内存中的vptr指针（虚函数表指针）指向定义该类的vtbl（虚函数表），vtbl再寻找里面的指针指向想要调用的虚函数，从而完成虚函数的调用。
2.1 单类继承
定义一个父类
class Person{
public:
virtual void f(){cout << "use f()" << endl;}
virtual void g(){cout << "use g()" << endl;}
virtual void h(){cout << "use h()" << endl;}
};
父类对象其在内存中布局如下：
- 再定义一个子类，此时并不覆盖父类的虚函数：
class Bag:public Person{
public:
virtual void i(){cout << "use i()" << endl;}
virtual void j(){cout << "use j()" << endl;}
};
可以看出虚函数表内的虚函数是按声明顺序进行排序的
父类虚函数排在子类虚函数之前
- 当我们把子类中的虚函数覆盖掉：（修改Bag类）
class Bag:public Person{
public:
void f(){cout << "class Bag use fun" << endl;}
virtual void i(){cout << "use i()" << endl;}
virtual void j(){cout << "use j()" << endl;}
};
子类覆盖的虚函数，放在父类原先放该虚函数的位置上。
所以当父类指针指向该子类对象时，会调用该子类的重载函数
2.2 多类继承
- 子类没有覆盖父类的虚函数
子类的虚函数放在第一张虚函数表中，紧跟着第一个父类的虚函数
如果每个父类都有虚函数，则有几个父类就有几张虚函数表
- 子类覆盖父类的虚函数
父类的虚函数被子类覆盖后，则该子类对应的重载函数的位置在被覆盖的父类函数的位置上。（如果父类没有该虚函数，则不用被覆盖）
父类的虚函数被子类覆盖后，则父类指针指向该子类对象时，调用的f（）便是子类中重载的f（）
示例
#include <iostream>
using namespace std;
class Person1{
public:
virtual void f(){}
virtual void g(){}
virtual void h(){}
virtual ~Person1(){}
};
class Person2{
public:
virtual void f(){}
virtual void g(){}
virtual void h(){}
void a(){ // 成员函数，不需要重载
cout << "class Person2" << endl;
}
virtual ~Person2(){}
};
class Person3{
public:
virtual void g(){}
virtual void h(){}
virtual ~Person3(){}
};
class Bag:public Person1, public Person2, public Person3{
public:
void f(){
cout << "Bag f()" << endl;
}
void g(){
cout << "Bag g()" << endl;
}
void a(){
cout << "Class Bag" << endl;
}
};
int main(int argc, char const *argv[])
{
Person3* p3 = new Bag;
//p3->f(); // P3 没有成员函数f（）
// 多态首先得是 父类有虚函数，其次是子类要定义该函数的重载
// 如果父类的虚函数改为成员函数，则子类无法进行重载，即无法实现多态
delete p3;
p3 = NULL;
Person1* p1 = new Bag;
p1->f();
delete p1;
p1 = NULL;
Person2* p2 = new Bag;
p2->a();
delete p2;
p2 = NULL;
return 0;
}
总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。