C++的多态性用一句话概括就是:
在基类的函数前加上virtual关键字,在派生类中重写该函数,运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。
如果对象类型是派生类,就调用派生类的函数;如果对象类型是基类,就调用基类的函数,此为多态的表现;
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Animal
{
public:
virtual void sleep()
{
cout << "animal sleep" << endl;
}
void breath()
{
cout << "animal breath" << endl;
}
virtual void eat() = 0;
//描述一些事物的属性给别人,而自己不想去实现,就可以定义为纯虚函数.派生类必须实现此函数
virtual ~Animal(){};
};
class Fish:public Animal
{
public:
virtual void sleep()
{
cout << "fish sleep" << endl;
}
void breath()
{
cout << "fish breath" << endl;
}
virtual void eat()
{
cout << "fish eat" << endl;
}
virtual ~Fish(){};
};
int main()
{
Fish fh;
Animal *p = &fh; //隐式类型转换
p->breath();//没有定义虚函数,不会调用Fish的breath() 输出animal breath
p->sleep(); //定义虚函数,调用Fish的sleep();
fh.eat();
system("pause");
return 0;
}
1、编译的角度
C++编译器在编译的时候,要确定每个对象调用的函数(要求此函数是非虚函数)的地址,这称为早期绑定(early binding),当我们将Fish类的对象fh的地址赋给p时,C++编译器进行了类型转换,此时C++编译器认为变量p保存的就是Animal对象的地址。当在main()函数中执行p->breath()时,调用的当然就是Animal对象的breath函数。
当C++编译器在编译的时候,发现Animal类的sleep()函数是虚函数,这个时候C++就会采用迟绑定(late binding)技术。也就是编译时并不确定具体调用的函数,而是在运行时,依据对象的类型(在程序中,我们传递的Fish类对象的地址)来确认调用的是哪一个函数,这种能力就叫做C++的多态性。我们没有在breath()函数前加virtual关键字时,C++编译器在编译时就确定了哪个函数被调用,这叫做早期绑定(early binding)。(C++的多态性是通过迟绑定技术来实现的。)
因为编译器在编译的时候,就已经确定了对象调用的函数的地址,要解决这个问题就要使用迟绑定(late binding)技术。当编译器使用迟绑定时,就会在运行时再去确定对象的类型以及正确的调用函数。而要让编译器采用迟绑定,就要在基类中声明函数时使用virtual关键字(注意,这是必须的),这样的函数我们称为虚函数。
编译器在编译的时候,发现animal类中有虚函数,此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表(即vtable),该表是一个一维数组,在这个数组中存放每个虚函数的地址。那么如何定位虚表呢?编译器另外还为每个类的对象提供了一个虚表指针(即vptr),这个指针指向了对象所属类的虚表。在程序运行时,根据对象的类型去初始化vptr,从而让vptr正确的指向所属类的虚表,从而在调用虚函数时,就能够找到正确的函数。对于上例的程序,由于p实际指向的对象类型是Fish,因此vptr指向的Fish类的vtable,当调用p->sleep()时,根据虚表中的函数地址找到的就是Fish类的sleep()函数。
答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化。还记得构造函数的调用顺序吗,在构造子类对象时,要先调用父类的构造函数,此时编译器只“看到了”父类,并不知道后面是否后还有继承者,它初始化父类对象的虚表指针,该虚表指针指向父类的虚表。当执行子类的构造函数时,子类对象的虚表指针被初始化,指向自身的虚表。对于上例的程序来说,当Fish类的fh对象构造完毕后,其内部的虚表指针也就被初始化为指向Fish类的虚表。在类型转换后,调用p->sleep(),由于p实际指向的是Fish类的对象,该对象内部的虚表指针指向的是Fish类的虚表,因此最终调用的是Fish类的sleep()函数。
下面是网上看到的,写的不错。谢谢
C++纯虚函数
一、定义
纯虚函数是在基类中声明的虚函数,它在基类中没有定义,但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”
virtual void funtion1()=0
纯虚函数的实现原理:
在虚函数原理的基础上,虚函数表中,虚函数的地址是一个有意义的值,如果是纯虚函数就实实在在的写一个0。
含有纯虚函数的类被称为抽象类
含有纯虚函数的类被称为抽象类,比如上面代码中的类就是一个抽象类,包含一个计算周长的纯虚函数。哪怕只有一个纯虚函数,那么这个类也是一个抽象类,纯虚函数没有函数体,所以抽象类不允许实例化对象,抽象类的子类也可以是一个抽象类。抽象类子类只有把抽象类当中的所有的纯虚函数都做了实现才可以实例化对象。
对于抽象的类来说,我们往往不希望它能实例化,因为实例化之后也没什么用,而对于一些具体的类来说,我们要求必须实现那些要求(纯虚函数),使之成为有具体动作的类。
只含有纯虚函数的类称为接口类
如果在抽象类当中仅含有纯虚函数而不含其他任何东西,我们称之为接口类。
1. 没有任何数据成员
2. 仅有成员函数
3. 成员函数都是纯虚函数
实际的工作中接口类更多的表达一种能力或协议。
二、引入原因
1、为了方便使用多态特性,我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
2、在很多情况下,基类本身生成对象是不合情理的。例如,动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类,但动物本身生成对象明显不合常理。
为了解决上述问题,引入了纯虚函数的概念,将函数定义为纯虚函数(方法:virtual ReturnType Function()= 0;),则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类,它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。
C++多态性是通过虚函数来实现的,虚函数允许子类重新定义成员函数,而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override),或者称为重写。
而重载则是允许有多个同名的函数,而这些函数的参数列表不同,允许参数个数不同,参数类型不同,或者两者都不同。编译器会根据这些函数的不同列表,将同名的函数的名称做修饰,从而生成一些不同名称的预处理函数,来实现同名函数调用时的重载问题。
父类和子类出现同名函数称为隐藏。(通过父类指针无法访问子类的同名函数)
父类和子类出现同名虚函数称为覆盖(通过父类指针可访问子类的同名函数)
多态与非多态的实质区别就是函数地址是早绑定还是晚绑定。如果函数的调用,在编译器编译期间就可以确定函数的调用地址,并生产代码,是静态的,就是说地址是早绑定的。而如果函数调用的地址不能在编译器期间确定,需要在运行时才确定,这就属于晚绑定。