[C++]——多态虚函数虚指针

Posted 2022-11-23 FortunateJA

文章目录

• 多态
• • 什么是多态？
  • 为什么要使用多态？
  • 多态的条件
• 虚函数
• • 虚指针
  • • 虚指针的本质

多态

什么是多态？

对不同类型的实体提供统一接口的一种方式称之为多态。

为什么要使用多态？

举个例子（例1）：

这就是没有使用多态的效果，我们是想通过改变函数形参想要调用不同类中的实现函数，但是改变形参后，调用的仍然是Animal类型中的实现函数。
要解决这一问题就要使用多态对类的实现加以修饰。

多态的条件

1. 父类有虚函数。
   virtual 函数返回类型 [函数名]
   
   //实现内容;
   
2. 子类重写虚函数。
   要求：子类重写函数的返回值，参数，名称与父类中虚函数一致。
3. 在主函数中用指针或引用调用虚函数。

了解的多态的实现条件，那我们将例1加以改进，观察多态带来的不同实现效果。

使用多态与未使用多态的结果对比：

虚函数

在探究虚函数本质之前，让我们先来观察一个现象

因为虚指针的存在，导致运行后的结果都比预期推断的结果要大出四个字节，虚指针是多态实现的关键。

虚指针

一旦有了虚函数，则会隐藏插入一个大小为4字节（32位下）的指针（__vfptr），即虚指针，一个类中无论有多少虚函数，都只有一个虚指针。
虚指针默认位于实例化对象的第一位，如下图：

__vfptr
私有数据成员1
私有数据成员2
…
私有数据成员n

虚指针的本质

虚指针的本质是指向一张虚表，这张虚表上存放着虚函数的地址，当子类重写父类虚函数时，子类虚函数地址会覆盖父类虚函数地址，即可实现多态。
图示：

注意：

1. 构造函数不能为虚函数
2. 不同的类中具有不同的虚指针