c++多态与虚函数

多态

在通用主流语言中，多态的概念是指把子类对象赋值给父类指针的时候，从而触发父类指针分别调用不同子类对象成员函数的现象。
归纳总结为两点：

1. 父类指针 指向 子类对象
2. 根据不同子类对象，父类指针能调用不同的子类对象的成员函数。

虚函数

c++中是用虚函数来实现多态的，虚函数的特征：

1. 被virtual修饰的成员函数就是虚函数。
2. 虚函数属性具有向下传递性，下面所有子类只要重写了父类的虚函数，所有子类只要重写了父类虚函数的均默认为虚函数(哪怕不写virtual)。

虚函数的简单用法：

class Animal
{
public:
    int m_age;
    virtual void speak() {
        cout << "Animal:speak()" << endl;
    }
    virtual void run() {
        cout << "Animal:run()" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal
{
public:
    int m_life;
    void speak() {
        cout << "Cat:speak()" << endl;
    }
    void run() {
        cout << "Cat:run()" << endl;
    }
};

Animal* cat = new Cat();
cat->m_age = 20;
cat->speak();  //调用 Cat:speak() 
cat->run();  //调用 Cat:run()
delete cat;

虚函数的原理

当编译器检测到类中存在虚函数，则会自动生成一张虚表，虚表记录了类中虚函数的地址，然后把虚表的地址放在子类对象的首地址，这样就能实现用父类指针 调用 子类对象的虚函数了。
所有的子类对象(不管在全局区、栈、堆)共用同一份虚表。

如图所示：

a.png

子类虚函数中调用父类虚函数的方法

class Animal
{
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal:speak()" << endl;
    }
};

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

虚析构函数

当父类指针 指向 子类对象的时候，如果没有声明父类析构函数为虚析构函数，则会导致只调用父类的析构函数，而不会调用子类的析构函数，从而导致内存泄露。

因此需要声明父类中的虚析构函数：

class Animal
{
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal:speak()" << endl;
    }
    virtual ~Animal() {
        cout << "~Animal()" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal
{
public:
    void speak() {
        Animal::speak();
        cout << "Cat:speak()" << endl;
    }
    ~Cat() {
        cout << "~Cat()" << endl;
    }
};

纯虚函数与抽象类

纯虚函数是指没有函数体且初始化为0的虚函数，通常用来定义接口规范。
含有纯虚函数的类即为抽象类，抽象类具有以下特性：

1. 不可实例化
2. 父类是抽象类，子类没有完全重写纯虚函数，子类依然是抽象类
3. 抽象类可以拥有成员变量和非纯虚函数

以下为简单用法：

class Animal
{
public:
    int m_age;
    virtual void speak() = 0;
    virtual void run() = 0;
    void see() {
        cout << "see" << endl;
    }
};

多继承

c++可以实现多重继承，但尽量不要采用，会增加设计和维护的复杂度，可以采用类似于java中的interface接口模式，就是用纯虚函数来实现多继承，会简化设计。
多继承简单语法：

class IosDeveloper {
public:
    void developIosApp() {
        cout << "I can develop ios" << endl;
    }
};

class AndroidDeveloper {
public:
    void developAndroidApp() {
        cout << "I can develop Android" << endl;
    }
};

class CrossPlatformDeveloper : public IosDeveloper, public AndroidDeveloper {
public:
    void developerH5() {
        cout << "I can develop H5" << endl;
    }
};

CrossPlatformDeveloper cpd;
cpd.developIosApp();
cpd.developAndroidApp();
cpd.developerH5();

多继承-虚函数

如果子类继承多个均有虚函数的父类，则子类会生成多张虚表。

b.png