1 多態(tài)的基本概念

1.1 什么是多態(tài)?

• 多態(tài)是在不同繼承關系的類對象，去調用同一函數(shù)，產生了不同的行為，通常是父類調用子類的重寫函數(shù)，在C++中就是 父類指針指向子類對象，此時父類指針的向下引用就可以實現(xiàn)多態(tài)

比如看下面的代碼：

class Animal
{
public:
  //虛函數(shù)
  virtual void speak()
  {
    cout << "動物在說話" << endl;
  }

  virtual void eat(int a )
  {
    cout << "動物在吃飯" << endl;
  }
};

class Cat :public Animal
{
public:
  void speak()
  {
    cout << "小貓在說話" << endl;
  }

  void eat(int a)
  {
    cout << "小貓在吃飯" << endl;
  }
};
class Dog :public Animal
{
public:
  void speak()
  {
    cout << "小狗在說話" << endl;
  }
};

這兩個類實現(xiàn)集成關系，簡單來說就是 Animal是父類，Cat是子類，通過父類引用調用子類函數(shù)，這就是多態(tài)（字面意思就是一個對象多個狀態(tài)）,這樣就 符合** 高內聚低耦合** 的設計原則，更容易 后期維護與修改

1.2 怎么實現(xiàn)多態(tài)

說了這么多，那么多態(tài)到底怎么實現(xiàn)呢？

• 想必上面代碼中也已經(jīng)透露出了一些信息，并且十分關鍵。沒錯，就是virtual，字面意思是 虛擬的，而也的確如此，這個關鍵字修飾的 函數(shù)，叫做虛函數(shù)，擁有虛函數(shù)的 類，被稱為 抽象類（虛類），virtual是實現(xiàn)多態(tài)的必要不充分條件
• 同時 ，子類要重寫父類的虛函數(shù)，什么叫重寫？就是函數(shù)類型，函數(shù)名，參數(shù)列表完全相同。
• 并且父類指針還要指向子類對象，

正如下所示：

void doSpeak(Animal & animal) //Animal & animal = cat;
{
  animal.speak();
}

void test01()
{
  Cat cat;
  doSpeak(cat);

  Dog dog;
  doSpeak(dog);
}

如此方能滿足實現(xiàn)多態(tài)的三個條件：

• 注：如果沒有多態(tài)，那么父類指向子類時就無法調用子類函數(shù)，也就是此時該函數(shù)地址早就綁定好了，只能是animal說話，屬于靜態(tài)聯(lián)編(靜態(tài))；如果想調用小貓說話，這個時候函數(shù)的地址就不能早就綁定好，而是在運行階段再去綁定函數(shù)地址，屬于地址晚綁定，叫動態(tài)聯(lián)編，(動態(tài))多態(tài)的實現(xiàn)就是依靠動態(tài)聯(lián)編。

2 虛函數(shù)的底層原理

那么虛函數(shù)到底是怎么工作的呢?

void test02()
{
  Animal * animal = new Cat;
  ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();
  typedef void( __stdcall *FUNPOINT)(int);
  (FUNPOINT (*((int*)*(int*)animal + 1)))(10);
}

  Animal * animal = new Cat;

就是animal->speak();

  ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();

這里 *(int *)animal 解引用到虛函數(shù)表中,先將animal類型的指針強轉為int *，然后解引用得到int類型的值放到虛函數(shù)表中，然后偏移相應位置指向speak()

 ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();

調用貓說話,因為C/C++默認調用慣例 __cdecl,而用下列調用時 是__stdcall

typedef void( __stdcall *FUNPOINT)(int);
(FUNPOINT (*((int*)*(int*)animal + 1)))(10);

到此這篇關于C++ 多態(tài)虛函數(shù)的底層原理深入理解的文章就介紹到這了,更多相關C++ 多態(tài)虛函數(shù)內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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