多态（虚函数）

Posted 2021-12-08 每天告诉自己要努力

多态分为静态多态和动态多态，一般我们说的多态都是动态多态
静态多态：程序在编译阶段就确定好地址。（函数重载、运算符重载、复用函数名）
动态多态：程序在运行阶段才会确定地址。（派生类和虚函数实现运行时多态）

（下面说的多态默认是动态多态）
多态满足的条件：
①有继承关系
②子类重写父类中的虚函数（重写是指函数的返回值类型、函数名、参数列表完全一致）
多态的使用：
③父类指针或引用指向子类对象

一个基类，如果只有一个普通的成员函数，那么sizeof这个基类的大小是1，因为需要有一个char类型的地址指向该基类（假装是一个实例化对象，因为也可以通过类名去访问类里面的数据）的地址。那么假如这个基类的成员函数加上了virtual修饰，那么这个成员函数就变成了虚函数（如果直接 = 0 就变成了纯虚函数，纯虚函数不能实例化对象，子类必须重写虚函数）。此时，sizeof这个基类的大小就变成了4，这个4是这个vfptr指针（虚函数指针）的大小。虚函数指针指向一个虚函数表，虚函数表里面存放着虚函数的地址。

此时如果子类继承了基类，那么在微观上看，在继承的一瞬间，是会把基类的这个虚函数表指针跟虚函数表一同继承下去，也就是说子类的vfptr一开始也是指向基类的虚函数表，但是在子类对象创建的时候，通过构造函数会把子类的vfptr指向自身的虚函数表。此时子类的虚函数表里面存放着的还是基类的虚函数的地址。但是只要子类重写了这个虚函数之后，那么子类自身的虚函数表里面记录的就是自身的虚函数地址（把基类的覆盖掉）。

此时如果使用基类类型的指针或者引用，指向子类的对象。那么调用该基类的虚函数就会执行已经被子类重写了的虚函数。
（这里要注意，子类的内存空间一般是要大于父类的，所以父类类型的指针指向子类的话，在创建这个指针的时候就把自己的内存变成跟子类一样大，所以不管怎么转换，都是安全的。）
在没有发生多态的情况下，基类转派生类是不安全的，派生类转基类是安全的。而如果发生了多态的话，怎样都是安全的。

如果子类中有开辟到堆区的内存，那么将发生内存泄露。因为delete父类类型的指针他只会调用自身的析构，也就是只会调用基类的析构函数。没有办法管子类。
所以引入了纯虚析构和虚析构函数，因为要防止父类里面也会发生开辟到堆区的内存，所以不管是纯虚函数还是虚析构函数，都需要有实现。如果是纯虚析构，要在类内声明，类外做实现（跟静态成员变量同理，原因呢？）。

当基类的析构函数被搞成了虚析构之后，delete基类类型指针的时候会先走子类的析构函数，为什么呢？因为子类里面的那个虚函数表呀！刚刚说的调用父类的引用或指针指向子类对象时，会实现子类重写了的虚函数，其实执行的时候内部会去子类的虚函数表里面找该函数的地址。同理，如果父类中virtual了析构函数，那么子类继承下来的时候，在子类的虚函数表里面也会有一个虚析构函数，虚机构函数和普通的虚函数一样，也可以覆盖。（这里会不会有个疑问，是怎么覆盖的呢？基类和子类的析构函数名字不同哦？实则上这部分编译器帮我们处理了，在一个虚函数表内只能有一个虚析构函数，所以虚析构函数的名字不同也可以覆盖）。

在实际开发中，一旦我们自己定义了析构函数，就是希望在对象销毁时用它来进行清理工作，比如释放内存、关闭文件等，如果这个类又是一个派生类，那么我们就必须将基类的析构函数声明为虚函数，否则就有内存泄露的风险。也就是说，大部分情况下都应该将基类的析构函数声明为虚函数。

再来补充一下什么时候需要用到虚函数：
①首先看成员函数所在的类是否会作为基类。
②然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能，如果希望更改其功能的，一般应该将它声明为虚函数。
③如果成员函数在类被继承后功能不需修改，或派生类用不到该函数，则不要把它声明为虚函数。

在实际开发中，你可以定义一个抽象基类，只完成部分功能，未完成的功能交给派生类去实现（谁派生谁实现）。这部分未完成的功能，往往是基类不需要的，或者在基类中无法实现的。虽然抽象基类没有完成，但是却强制要求派生类完成，这就是抽象基类的“霸王条款”。