手机网站样例,重庆企业型网站建设,夸克为啥被称为最污的浏览器,新手做外贸怎么入门多态 一、多态的概念二、多态的定义及实现2.1 构成多态的两个硬性条件2.2 虚函数的重写2.2.1 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)2.2.2 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同) 2.3 final和override2.4 重载、覆盖#xff08;重写#xff09;、隐藏#xff08… 多态 一、多态的概念二、多态的定义及实现2.1 构成多态的两个硬性条件2.2 虚函数的重写2.2.1 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)2.2.2 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同) 2.3 final和override2.4 重载、覆盖重写、隐藏重定义的对比 三、抽象类3.1 概念3.2 接口继承和实现继承 四、多态原理4.1 虚函数表4.2 原理4.3 静态绑定和动态绑定 五、单继承和多继承体系的虚函数表5.1 单继承体系的虚函数表5.2 多继承体系的虚函数表 一、多态的概念
多态的概念通俗来说就是多种形态具体点就是去完成某个行为当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。 举个栗子比如买票这个行为当普通人买票时是全价买票学生买票时是半价买票军人买票时是优先买票。 再举个栗子 最近为了争夺在线支付市场支付宝年底经常会做诱人的扫红包-支付-给奖励金的活动。那么大家想想为什么有人扫的红包又大又新鲜8块、10块…而有人扫的红包都是1毛5毛…。其实这背后也是一个多态行为。支付宝首先会分析你的账户数据比如你是新用户、比如你没有经常支付宝支付等等那么你需要被鼓励使用支付宝那么就你扫码金额 random()%99比如你经常使用支付宝支付或者支付宝账户中常年没钱那么就不需要太鼓励你去使用支付宝那么就你扫码金额 random()%1总结一下同样是扫码动作不同的用户扫得到的不一样的红包这也是一种多态行为。
二、多态的定义及实现
2.1 构成多态的两个硬性条件
被调用的函数必须是虚函数且派生类必须对基类的虚函数进行重写。必须通过基类的指针或者引用调用虚函数。
虚函数就是在成员函数之前加一virtual关键字。虚函数的目的就是为了实现多态。
class Person
{
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl; }
};class Student:public Person
{
public://重写/覆盖virtual void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; } //其中virtual不写也可以因为他继承父类的接口重写实现
};void Func(Person p)
{//1.不满足多态--看调用者的类型调用这个类型的成员函数//2.满足多态--看指向的对象的类型调用这个类型的成员函数p.BuyTicket();
}int main()
{//多态//1.虚函数的重写//2.父类的指针或者引用去调用Person ps;Student st;Func(ps);Func(st);return 0;
}2.2 虚函数的重写
虚函数的重写(覆盖)派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)称子类的虚函数重写了基类的虚函数。 派生类的重写虚函数不一定非要加virtual关键字因为基类被继承之后其虚函数依旧保持其原有的虚函数属性但是这样的代码风格是不规范的。
class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; }
/*注意在重写基类虚函数时派生类的虚函数在不加virtual关键字时虽然也可以构成重写(因
为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范不建议
这样使用*/
/*void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; }*/
};void Func(Person p)
{ p.BuyTicket(); }int main()
{
Person ps;
Student st;Func(ps);
Func(st);return 0;
}2.2.1 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
派生类重写基类虚函数时与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时称为协变。
//例外(协变)返回值可以不同,必须是父子关系指针或者引用(并不一定是自己的父类或子类)
class A{};
class B:public A {};class Person
{
public:virtual A* BuyTicket(){cout 买票-全价 endl;return nullptr;}
};class Student :public Person
{
public:virtual B* BuyTicket(){cout 买票-半价 endl;return nullptr;}
};//class Person
//{
//public:
// virtual Person* BuyTicket()
// {
// cout 买票-全价 endl;
// return this;
// }
//};
//
//
//class Student :public Person
//{
//public:
// virtual Student* BuyTicket()
// {
// cout 买票-半价 endl;
// return this;
// }
//};void Func(Person* p)
{p-BuyTicket();delete p;
}int main()
{Func(new Person);Func(new Student);return 0;
}2.2.2 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)
如果基类的析构函数为虚函数此时派生类析构函数只要定义无论是否加virtual关键字都与基类的析构函数构成重写虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同看起来违背了重写的规则其实不然这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理编译后析构函数的名称统一处理成destructor。
//例外:子类虚函数可以不加virtual
class Person {
public:virtual ~Person() {cout ~Person() endl;}
};class Student : public Person {
public:virtual ~Student() { cout ~Student() endl; }
};// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数下面的delete对象调用析构函数才能构成多态才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。
int main()
{Person* p1 new Person;Person* p2 new Student;delete p1;delete p2;return 0;
}2.3 final和override
从上面可以看出C对函数重写的要求比较严格但是有些情况下由于疏忽可能会导致函数名字母次序写反而无法构成重载而这种错误在编译期间是不会报出的只有在程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失因此C11提供了override和final两个关键字可以帮助用户检测是否重写。
final修饰虚函数表示该虚函数不能再被重写
class Car
{
public:virtual void Drive() final{}
};class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive() { cout Benz-舒适 endl; }
};int main()
{return 0;
}override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数如果没有重写编译报错。
class Car
{
public:virtual void Drive() {}
};//检查是否完成重写不是就报错
class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive() override { cout Benz-舒适 endl; }
};int main()
{return 0;
}2.4 重载、覆盖重写、隐藏重定义的对比
重载两个函数在同一作用域函数名相同/参数不同。 重写覆盖两个函数分别在基类和派生类的作用域函数名/参数/返回值都必须相同协变例外。 重定义隐藏两个函数分别在基类和派生类的作用域函数名相同两个基类和派生类的同名函数不构成重写就是重定义。
三、抽象类
3.1 概念
在虚函数的后面写上 0 则这个函数为纯虚函数。**包含纯虚函数的类叫做抽象类也叫接口类抽象类不能实例化出对象。**派生类继承后也不能实例化出对象只有重写纯虚函数派生类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写另外纯虚函数更体现出了接口继承。
class Car
{
public://纯虚函数 -- 抽象类 -- 不能实例化出对象 作用是强制子类重写就可以实例化出对象virtual void Drive() 0;
};//一个类型在现实中没有对应的实体我们就可以一个类定义为抽象类class BMW :public Car
{
public:virtual void Drive() {cout BMW-操控 endl;}};int main()
{//Car car; BMW bmwCar; //继承后也不能实例化出对象但是重写后并不是纯虚函数因此可以实例化出对象return 0;
}3.2 接口继承和实现继承
普通函数的继承是一种实现继承派生类继承了基类函数可以使用函数继承的是函数的实现。虚函数的继承是一种接口继承派生类继承的是基类虚函数的接口目的是为了重写达成多态继承的是接口。所以如果不实现多态不要把函数定义成虚函数。
// 下面程序输出结果是什么
class A
{
public:virtual void func(int val 1) { std::cout A- val std::endl; }virtual void test() { func(); }
};
class B : public A
{
public:void func(int val 0) { std::cout B- val std::endl; }
};
int main(int argc, char* argv[])
{B* p new B;p-test();return 0;
}
// A: A-0 B : B-1 C : A-1 D : B-0 E : 编译出错 F : 以上都不正确解析使用派生类指针p指向派生类对象那么这是一次普通函数调用。调用的函数是基类继承到派生类的虚函数但是派生类没有对此函数完成重写所以调用func函数时的this指针是基类指针是一次多态调用。这个基类指针指向的是派生类对象外部new了一个派生类对象所以调用的是派生类重写之后的func函数又因为接口继承所以派生类的func函数的参数的缺省值为1所以最终结果为B-1。 四、多态原理
4.1 虚函数表
// 32位平台下sizeof(Base)是多少
class Base
{
public:virtual void Func1(){cout Func1() endl;}private:int _b 1;
};通过观察测试我们发现b对象是8bytes除了_b成员还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面这个跟平台有关)对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtualf代表function)。一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针因为虚函数的地址要被放到虚函数表中虚函数表也简称虚表。那么派生类中这个表放了些什么呢我们接着往下分析 // 针对上面的代码我们做出以下改造
// 1.我们增加一个派生类Derive去继承Base
// 2.Derive中重写Func1
// 3.Base再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
class Base
{
public:virtual void Func1(){cout Base::Func1() endl;}virtual void Func2(){cout Base::Func2() endl;}void Func3(){cout Base::Func3() endl;}
private:
int _b 1;
};class Derive : public Base
{
public:virtual void Func1(){cout Derive::Func1() endl;}
private:
int _d 2;
};int main()
{Base b;Derive d;return 0;
}通过观察和测试我们发现了以下几点问题
派生类对象d中也有一个虚表指针d对象由两部分构成一部分是父类继承下来的成员虚表指针也就是存在部分的另一部分是自己的成员。基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的这里我们发现Func1完成了重写所以d的虚表中存的是重写的Derive::Func1所以虚函数的重写也叫作覆盖覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的叫法覆盖是原理层的叫法。另外Func2继承下来后是虚函数所以放进了虚表Func3也继承下来了但是不是虚函数所以不会放进虚表。虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。VS系列总结一下派生类的虚表生成a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 b.如果派生类重写了基类中某个虚函数用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数 c.派生类自己新增加的虚函数按其在派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。这里还有一个童鞋们很容易混淆的问题虚函数存在哪的虚表存在哪的 答虚函数存在虚表虚表存在对象中。注意上面的回答的错的。但是很多童鞋都是这样深以为然的。注意虚表存的是虚函数指针不是虚函数虚函数和普通函数一样的都是存在代码段的只是他的指针又存到了虚表中。另外对象中存的不是虚表存的是虚表指针。那么虚表存在哪的呢实际我们去验证一下会发现vs下是存在代码段的。 虚表是什么阶段生成的 --编译 对象中虚表指针什么时候初始化的 --构造函数的初始化列表 虚表存在哪里 – 代码段常量区 虚表中存储的就是虚函数的地址因为父类当中的func1和func2都是虚函数所以父类对象b的虚表当中存储的就是虚函数func和func2的地址。
4.2 原理
上面分析了这个半天了那么多态的原理到底是什么还记得这里Func函数传Person调用的Person::BuyTicket传Student调用的是Student::BuyTicket
class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; }
};void Func(Person p)
{p.BuyTicket();
}
int main()
{Person Mike;Func(Mike);Student Johnson;Func(Johnson);
return 0;
}观察下图的红色箭头我们看到p是指向mike对象时p-BuyTicket在mike的虚表中找到虚函数是Person::BuyTicket。观察下图的蓝色箭头我们看到p是指向johnson对象时p-BuyTicket在johson的虚表中找到虚函数是Student::BuyTicket。这样就实现出了不同对象去完成同一行为时展现出不同的形态。反过来思考我们要达到多态有两个条件一个是虚函数覆盖一个是对象的指针或引用调用虚函数。反思一下为什么再通过下面的汇编代码分析看出满足多态以后的函数调用不是在编译时确定的是运行起来以后到对象的中取找的。不满足多态的函数调用时编译时确认好的。
void Func(Person* p)
{p-BuyTicket();
}int main()
{Person mike;Func(mike);mike.BuyTicket();return 0;
}// 以下汇编代码中跟你这个问题不相关的都被去掉了
void Func(Person* p)
{
...p-BuyTicket();
// p中存的是mike对象的指针将p移动到eax中
001940DE mov eax,dword ptr [p]
// [eax]就是取eax值指向的内容这里相当于把mike对象头4个字节(虚表指针)移动到了edx
001940E1 mov edx,dword ptr [eax]
// [edx]就是取edx值指向的内容这里相当于把虚表中的头4字节存的虚函数指针移动到了eax
00B823EE mov eax,dword ptr [edx]
// call eax中存虚函数的指针。这里可以看出满足多态的调用不是在编译时确定的是运行起来
以后到对象的中取找的。
001940EA call eax
00头1940EC cmp esi,esp
}int main()
{
...
// 首先BuyTicket虽然是虚函数但是mike是对象不满足多态的条件所以这里是普通函数的调
用转换成地址时是在编译时已经从符号表确认了函数的地址直接call 地址
mike.BuyTicket();
00195182 lea ecx,[mike]
00195185 call Person::BuyTicket (01914F6h)
...
}4.3 静态绑定和动态绑定
静态绑定又称为前期绑定(早绑定)在程序编译期间确定了程序的行为也称为静态多态比如函数重载动态绑定又称后期绑定(晚绑定)是在程序运行期间根据具体拿到的类型确定程序的具体行为调用具体的函数也称为动态多态。
五、单继承和多继承体系的虚函数表
需要注意的是在单继承和多继承关系中下面我们去关注的是派生类对象的虚表模型。
5.1 单继承体系的虚函数表
class Base {
public :virtual void func1() { coutBase::func1 endl;}virtual void func2() {coutBase::func2 endl;}
private :int a;
};class Derive :public Base {
public :virtual void func1() {coutDerive::func1 endl;}virtual void func3() {coutDerive::func3 endl;}virtual void func4() {coutDerive::func4 endl;}
private :int b;
};观察下图中的监视窗口中我们发现看不见func3和func4。这里是编译器的监视窗口故意隐藏了这两个函数也可以认为是他的一个小bug。那么我们如何查看d的虚表呢下面我们使用代码打印出虚表中的函数。
typedef void(*VFPTR) ();
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{
// 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数cout 虚表地址 vTable endl;for (int i 0; vTable[i] ! nullptr; i){printf( 第%d个虚函数地址 :0X%x,-, i, vTable[i]);VFPTR f vTable[i];f();}cout endl;
}int main()
{Base b;Derive d;
// 思路取出b、d对象的头4bytes就是虚表的指针前面我们说了虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组这个数组最后面放了一个nullptr
// 1.先取b的地址强转成一个int*的指针
// 2.再解引用取值就取到了b对象头4bytes的值这个值就是指向虚表的指针
// 3.再强转成VFPTR*因为虚表就是一个存VFPTR类型(虚函数指针类型)的数组。
// 4.虚表指针传递给PrintVTable进行打印虚表
// 5.需要说明的是这个打印虚表的代码经常会崩溃因为编译器有时对虚表的处理不干净虚表最后面没有放nullptr导致越界这是编译器的问题。我们只需要点目录栏的-生成-清理解决方案再编译就好了。VFPTR* vTableb (VFPTR*)(*(int*)b);PrintVTable(vTableb);VFPTR* vTabled (VFPTR*)(*(int*)d);PrintVTable(vTabled);return 0;
}虚表是什么阶段初始化的 1.虚表指针在构造函数阶段初始化列表填入到对象中虚表则是在编译时就生成好了。 2.虚表里面放的是虚函数地址虚函数和普通函数一样编译完成以后都放在代码段中。 3.一个类中所有的虚函数都会放在虚表中。 4.子类会将父类的虚表拷贝一份然后用重写的虚函数地址覆盖掉原来虚表中的函数地址因此虚函数的重写也叫虚函数的覆盖。
虚表存在哪里
class Base
{
public:virtual void Func1(){cout Base::Func1() endl;}virtual void Func2(){cout Base::Func2() endl;}void Func3(){cout Base::Func3() endl;}
private:int _b 1;
};class Derive : public Base
{
public:virtual void Func1(){cout Derive::Func1() endl;}virtual void Func4(){cout Derive::Func4() endl;}private:int _d 2;
};int main()
{Base b;Derive d;int x 0;static int y 0;int* z new int;const char* p xxxxxxxxxxxxxxxxx;printf(栈对象%p\n, x);printf(堆对象%p\n, z);printf(静态区对象%p\n, y);printf(常量区对象%p\n, p);printf(b对象虚表%p\n, *((int*) b));printf(d对象虚表%p\n, *((int*) d));return 0;
}通过观察我们发现代码段与虚表的地址是埃的最近所以我们得出结论虚表是存放在代码段
5.2 多继承体系的虚函数表
class Base1 {
public:virtual void func1() {cout Base1::func1 endl;}virtual void func2() {cout Base1::func2 endl;}
private:int b1;
};class Base2 {
public:virtual void func1() {cout Base2::func1 endl;}virtual void func2() {cout Base2::func2 endl;}
private:int b2;
};class Derive : public Base1, public Base2 {
public:virtual void func1() {cout Derive::func1 endl;}virtual void func3() {cout Derive::func3 endl;}
private:int d1;
};typedef void(*VFPTR) ();
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{cout 虚表地址 vTable endl;for (int i 0; vTable[i] ! nullptr; i){printf( 第%d个虚函数地址 :0X%x,-, i, vTable[i]);VFPTR f vTable[i];f();}cout endl;
}int main()
{Derive d;VFPTR* vTableb1 (VFPTR*)(*(int*)d);PrintVTable(vTableb1);VFPTR* vTableb2 (VFPTR*)(*(int*)((char*)dsizeof(Base1)));PrintVTable(vTableb2);
return 0;
}观察下图可以看出多继承派生类的未重写的虚函数放在第一个继承基类部分的虚函数表中 多继承后为什么func1的两个地址不一样
重写了func1但是在两个虚表中的func1地址却不一样这主要是因为虚表中的指针发生了跳转中间的ecx的作用是用来修正this指针的位置谁先继承就修正谁最后都跳转到同一个地址上最终打印的都是func1。
