C++的多态与虚函数是什么

这篇文章主要介绍“C++的多态与虚函数是什么”的相关知识，小编通过实际案例向大家展示操作过程，操作方法简单快捷，实用性强，希望这篇“C++的多态与虚函数是什么”文章能帮助大家解决问题。

多态性

多态性是面向对象程序设计的关键技术之一，若程序设计语言不支持多态性，不能称为面向对象的语言，利用多态性技术，可以调用同一个函数名的函数，实现完全不同的功能

在C++中有两种多态性：

• 编译时的多态

通过函数的重载和运算符的重载来实现的

• 运行时的多态性

运行时的多态性是指在程序执行前，无法根据函数名和参数来确定该调用哪一个函数，必须在程序执行过程中，根据执行的具体情况来动态地确定；它是通过类继承关系public和虚函数来实现的，目的也是建立一种通用的程序；通用性是程序追求的主要目标之一

通过引用或指针调用时，才可以达到运行时的多态

虚函数

虚函数是一个类的成员函数，定义格式如下：

virtual 返回类型 函数名（参数表）；

关键字virtual指明该成员函数为虚函数，virtual仅用于类定义中，如虚函数在类外定义，不可加virtual

我们来看下面代码

class Animal{private:string name;public:Animal(const string& na):name(na){}public:virtual void eat(){}virtual void walk(){}virtual void tail(){}virtual void PrintInfo(){}string& get_name(){return name;}const string& get_name()const{return name;}};class Dog :public Animal{private:string owner;public:Dog(const string& ow, const string na) :Animal(na), owner(ow){}virtual void eat() {cout << "Dog Eat: bone" << endl;}virtual void walk() {cout << "Dog Walk: run" << endl;}virtual void tail() {cout << "Dog Tail: wangwang" << endl;}virtual void PrintInfo() {cout << "Dog owner" << owner << endl;cout << "Dog name:" << get_name() << endl;}};class Cat :public Animal{private:string owner;public:Cat(const string& ow, const string na) :Animal(na), owner(ow){}virtual void eat(){cout << "Cat Eat: fish" << endl;}virtual void walk(){cout << "Cat Walk: silent" << endl;}virtual void tail(){cout << "Cat Tail: miaomiao" << endl;}virtual void PrintInfo(){cout << "Cat owner: " << owner << endl;cout << "Cat name: " << get_name() << endl;}}; // 需要公有继承 公有继承代表是一个的意思 // 需要引用或指针调用void fun(Animal& animal){animal.eat(); //对象名称.虚方法()animal.walk();animal.tail();animal.PrintInfo();}int main(){Dog dog("zyq", "hashiqi"); //const string& ow = "zyq"Cat cat("zyq", "bosimao");fun(dog);fun(cat);return 0;}

在这里我们可以看到，当我们调用fun()函数时，传入dog对象则调用Dog的方法，传入cat调用Cat方法；这就是所谓的运行时的多态

要想达到运行时的多态（晚绑定）需要满足：

• 公有继承

• 有虚函数

• 必须以指针或引用方式调用虚函数

若发生早绑定，则会调用Animal类型的方法

成员函数应尽可能的设置为虚函数，但必须注意一下几条：

派生类中定义虚函数必须与基类中的虚函数同名外，还必须同参数表，同返回类型；否则被认为是重载，而不是虚函数。如基类中返回基类指针，派生类中返回派生类指针是允许的，这是一个例外

只有类的成员函数才能说明为虚函数，这是因为虚函数仅适用于有继承关系的类对象

静态成员函数，是所有同一类对象公有，不受限于某个对象，不能作为虚函数（友元函数也不可以）

实现动态多态性时，必须使用基类类型的指针变量或引用，使该指针指向该基类的不同派生类的对象，并通过该指针指向虚函数，才能实现动态的多态性

内联函数每个对象一个拷贝，无映射关系，不能作为虚函数

6.析构函数可定义为虚函数，构造函数不可以定义为虚函数，因为在调用构造函数时对象还没有完成实例化；在基类中及其派生类中都动态分配的内存空间时，必须把析构函数定义为虚函数，实现撤销对象时的多态性

函数执行速度要稍慢一些，为了实现多态性，每一个派生类中均要保存相应虚函数的入口地址表，函数的调用机制也是间接实现；所以多态性总要付出一定代价，但通用性是一个更高的目标

如果定义放在类外，virtual只能加在函数声明前面，不能加载函数定义前面；正确的定义必须不包括virtual

虚函数是覆盖，同名函数是隐藏

虚函数编译过程

class Object{private:int value;public:Object(int x = 0) :value(x){}virtual void add(){cout << "Object::add" << endl;}virtual void fun(){cout << "Object::fun" << endl;}virtual void print()const{cout << "Object::print" << endl;}};class Base:public Object{private:int sum;public:Base(int x = 0) :Object(x+10),sum(x){}virtual void add(){cout << "Base::add" << endl;}virtual void fun(){cout << "Base::fun" << endl;}virtual void print()const{cout << "Base::print" << endl;}};int main(){}

此处虚函数表中进行的是同名覆盖，而不像继承关系中，同名成员进行隐藏，就近处理；虚函表仅有一份，存在数据区

在主函数创建对象

int main(){Base base(10);Object* op = &base;}

可以看到base的大小为12字节，因为其中基类对象Object，添加了虚表变为了8字节，且在构建过程，首先构建Object基类，此时虚表指针指向Object的虚表，而接着构建Base类的时候，会将虚表指针修改为指向Base的虚表

也就是，当有虚函数时，构造函数除了构建对象初始化对象的数据成员外，还会将虚表的地址给到虚表指针;同时这也是构造函数不可以作为虚函数的原因

int main(){Base base(10);Object* op = NULL;Object obj(0);op = &base;op->add(); //指针或引用调动，则采用运行时多态op->fun();op->print();obj = base;obj.add(); //对象直接调动，则采用编译时多态obj.fun();obj.print();}

也就是我们通过，对象名.方法 的方式调用虚函数，则通过编译时多态的方式

运行时的多态，是通过查询虚表进行调用；下面通过汇编进一步查看

只有进行以指针调用或引用调用的时候才会对虚表进行查询

三层继承

class Object{private:int value;public:Object(int x = 0) :value(x){}virtual void add(){cout << "Object::add" << endl;}virtual void fun(){cout << "Object::fun" << endl;}virtual void print()const{cout << "Object::print" << endl;}void fn_a(){fun();}};class Base:public Object{private:int sum;public:Base(int x = 0) :Object(x+10),sum(x){}virtual void add(){cout << "Base::add" << endl;}virtual void fun(){cout << "Base::fun" << endl;}virtual void show(){cout << "Base::show" << endl;}};class Test :public Base{private:int num;public:Test(int x = 0) :Base(x + 10){}virtual void add(){cout << "Test::add" << endl;}virtual void print() const{cout << "Test::print" << endl;}virtual void show(){cout << "Test::show" << endl;}};

我们可以看到虚函数表，当我们构建派生类，会复制基类的虚函数表，将虚表指针指向新的虚函数表，并且将同名的虚函数进行覆盖

依旧使用上面代码

int main(){Test t1;Base base;Object obj;t1.fn_a(); //fn_a(&t1);base.fun_a();obj.fn_a();return 0;}

这里依然属于动态绑定，所以调用虚表指针指向的相对应类的虚表

关于“C++的多态与虚函数是什么”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识，可以关注编程网行业资讯频道，小编每天都会为大家更新不同的知识点。