1. 多态的概念

2. 多态的定义及实现

多态的构成条件

虚函数

虚函数的重写

特例

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

接口继承和实现继承

4. 多态的原理

虚函数表

多态的原理

动态绑定与静态绑定

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

6. 继承和多态常见的面试问题

1. 多态的概念

具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

2. 多态的定义及实现

多态的构成条件

1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数

2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

虚函数

被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() //BuyTicket()就是虚函数
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};

虚函数的重写

派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)，称子类的虚函数重写了基类的虚函数。

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() //BuyTicket()就是虚函数
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};

特例

1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

class A {};
class B : public A {};
class Person 
{
public:
	virtual A* f() 
	{
		return new A;
	}
};
class Student : public Person 
{
public:
	virtual B* f() 
	{ 
		return new B; 
	}
};

协变：派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型不同。即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引用

2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

class Person
{
public:
	virtual ~Person() 
	{
		cout << "~Person()" << endl; 
	}
};
 
class Student : public Person
{
public:
	virtual ~Student()
	{ 
		cout << "~Student()" << endl;
	}
};

编译器对析构函数的名称做了特殊处理，编译后析构函数的名称统一处理为destr uctor。

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。

class Traffic
{
public:
	virtual void Way() 
	{}
};
class Car :public Traffic
{
public:
	virtual void Way()override { cout << "自驾" << endl; }
};

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类 不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生类才能实例化出对象。

class Animal
{
public:
	virtual void Play() = 0;
};
class Cat :public Animal
{
public:
	virtual void Play()
	{
		cout << "睡大觉" << endl;
	}
};
class Dog :public Animal
{
public:
	virtual void Play()
	{
		cout << "出去溜达" << endl;
	}
};
void test2()
{
	Animal* pCat = new Cat;
	pCat->Play();
	Animal* pDog = new  Dog;
}

接口继承和实现继承

普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实现。虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是基类虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。

所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。

4. 多态的原理

虚函数表

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

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

//64位下是16
//32位下是8

提问：是不是虚函数数量越多，这个值就越大呢？（很显然不是），这个值来源究竟是什么呢？

我们通过下面这个代码来观察：

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
	virtual void Func2()
	{
		cout << "Base::Func2()" << endl;
	}
	virtual void Func3()
	{
		cout << "Base::Func3()" << endl;
	}
	
private:
	int _b = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Derive::Func1()" << endl;
	}
private:
	int _d = 2;
};

int main()
{
	Base b;
	Derive d;

	cout << sizeof(b)<<"  "<<sizeof(Base) << endl;
	return 0;
}

1. 派生类对象d中也有一个虚表指针，d对象由两部分构成，一部分是父类继承下来的成员，虚表指针也就

是存在部分的另一部分是自己的成员。

2. 基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的，这里我们发现Func1完成了重写，所以d的虚表中存的是重

写的Derive::Func1，所以虚函数的重写也叫作覆盖，覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的

叫法，覆盖是原理层的叫法。

3. 另外Func2继承下来后是虚函数，所以放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函数，所以不会

放进虚表。

4. 虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。

5. 总结一下派生类的虚表生成：a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 b.如果派生类重写了基

类中某个虚函数，用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数 c.派生类自己新增加的虚函数按其在

派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。

6. 这里还有一个童鞋们很容易混淆的问题：虚函数存在哪的？虚表存在哪的？答：虚函数存在虚表，虚表

存在对象中。注意上面的回答的错的。但是很多童鞋都是这样深以为然的。注意虚表存的是虚函数指

针，不是虚函数，虚函数和普通函数一样的，都是存在代码段的，只是他的指针又存到了虚表中。另外

对象中存的不是虚表，存的是虚表指针。

多态的原理

通过下面这段代码我们再来简单分析一下：

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
	virtual ~Student()
	{
		cout << " ~Student()" << endl;
	}
};

void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;

	Func(ps);
	Func(st);
}

1. 观察下图的红色箭头我们看到， p是 ps 对象的引用时， p->BuyTicket 在ps 的虚表中找到虚函数是

Person::BuyTicket 。

2. 观察下图的蓝色箭头我们看到， p 是st 对象的引用时， p->BuyTicket 在st 的虚表中找到虚函数

是 Student::BuyTicket 。

3. 这样就实现出了不同对象去完成同一行为时，展现出不同的形态。

4. 反过来思考我们要达到多态，有两个条件，一个是虚函数覆盖，一个是对象的指针或引用调用虚函数。反思一下为什么？

虚函数覆盖是提供了重写的方式，指针或者引用是为了寻址。

动态绑定与静态绑定

1. 静态绑定又称为前期绑定(早绑定)，在程序编译期间确定了程序的行为，也称为静态多态，比如：函数重载

2. 动态绑定又称后期绑定(晚绑定)，是在程序运行期间，根据具体拿到的类型确定程序的具体行

为，调用具体的函数，也称为动态多态。

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

单继承：

多继承：


class Base1 {
public:
	virtual void func1() 
	{ 
		cout << "Base1::func1" << endl; 
	}
	virtual void func2() 
	{
		cout << "Base1::func2" << endl; 
	}
private:
	int b1;
};
class Base2 {
public:
	virtual void func1() 
	{ 
		cout << "Base2::func1" << endl;
	}
	virtual void func2() 
	{ 
		cout << "Base2::func2" << endl;
	}

private:
	int b2;
};
class Derive1 : public Base1, public Base2 {
public:
	virtual void func1()
	{ 
		cout << "Derive::func1" << endl; 
	}
	virtual void func3() 
	{
		cout << "Derive::func3" << endl;
	}
private:
	int d1;
};

typedef void(*VFPTR) ();
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{
	cout << " 虚表地址>" << vTable << endl;
	for (int i = 0; vTable[i] != nullptr; ++i)
	{
		printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->", i, vTable[i]);
		VFPTR f = vTable[i];
		f();
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	Derive1 d;
	VFPTR* vTableb1 = (VFPTR*)(*(int*)&d);
	PrintVTable(vTableb1);
	VFPTR* vTableb2 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d + sizeof(Base1)));
	PrintVTable(vTableb2);
	return 0;
}