C++ 学习笔记----多态篇
（一）基本概念
1、入口地址：每个函数在内存中拥有一段存储空间，在内存的起始地址就是这个函数的入口地址；
2、编辑期绑定和运行期绑定：
编译期绑定：指的是程序运行哪一段代码，由编译器在编译阶段就确定了；
运行期绑定：一个函数的绑定发生在运行时刻；
我们也称运行期绑定的函数是多态的；
3、在C++中，只有满足一定的条件，才可能是多态的，这些条件是：
（1）必须有一个继承体系结构；
（2）继承体系结构中的一些类必须具有同名（相同函数签名）的virtual成员函数；
（3）至少有一个基类类型的指针或基类类型的引用。这个指针或引用可对virtual成员函数进行调用；
例如：
1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 class TradesPerson { 6 public : 7 virtual void sayHi() 8 { 9 cout<<"Just Hi ."<<endl; 10 } 11 }; 12 13 class Tinker : public TradesPerson { 14 public : 15 virtual void sayHi() 16 { 17 cout<<"Hi, I tinker ."<<endl; 18 } 19 }; 20 21 class Tailer : public TradesPerson { 22 public : 23 virtual void sayHi() 24 { 25 cout<<"Hi, I tailer ."<<endl; 26 } 27 }; 28 29 int main(int argc, char argv[]) 30 { 31 TradesPerson* p,*p1,*p2; 32 33 p = new TradesPerson; 34 p->sayHi(); //Just Hi . 35 delete p; 36 37 p1 = new Tinker; 38 p1->sayHi(); //Hi, I tinker . 39 delete p1; 40 41 p2 = new Tailer; 42 p2->sayHi(); 43 delete p2; //Hi, I tailer . 44 45 46 system("PAUSE"); 47 return 0; 48 }
在此代码中，派生类的virtual关键词不是必须的，若有和基类同签名的函数，基类中声明是virtual的，则派生类会自动将其变成虚函数，但加上关键字，方便检查，因此建议在派生类中加上virtual；若在外部定义函数，不用加关键字virtual，只要在声明时加上virtual即可；同样，虚函数也可从基类中继承；
4、运行期绑定和虚成员函数表：
在C++中使用vtable（虚成员函数表）来实现成员函数的运行期绑定；虚成员函数表，存在的用途是支持运行时查询，使得系统可以将某一函数名绑定到虚成员函数表的特定入口地址；使用虚成员函数表会影响效率，因为它需要额外的存储空间，对虚成员函数表进行查询也需要额外的时间；
5、构造函数与析构函数：
（1）构造函数不能使虚成员函数；
（2）析构函数可以使虚成员函数，在一定情况下，把析构函数设为虚函数是有必要的；
假设有一个基类A和它的一个继承类Z，定义了一个：A* ptr ; ptr = new Z(); delete ptr; 运行发现只有A的析构函数被调用，因为它们的析构函数不是虚函数，所以编译器实施的是静态绑定，编译器根据ptr的数据类型A*来决定调用哪一个析构函数；因此，仅调用了A的析构函数。若把A和Z的析构函数都设为虚函数，因为它们是运行期绑定，所以A和Z的析构函数都会被调用，这样，就不会发生内存泄露了。
6、注意一点：静态成员函数不能设置为虚成员函数；
（二）C++编译期多态机制：重载、覆盖和遮蔽
1、重载：具有相同的函数名，但函数签名不同，即“函数的参数的个数、类型和顺序不同”；成员函数和顶层函数都能构成重载；
2、覆盖：假定基类B有一个成员函数m，其派生类D也有一个具有相同函数签名的成员函数m，如果这个成员函数是虚函数，则任何通过指针或引用对m的调用都会激活运行期绑定；对于这种情况，我们说D::m覆盖了基类的成员函数B::m。如果成员函数不是虚函数，对m的任何调用都是编译期绑定。
3、遮蔽：假设基类B拥有一个非虚函数m，其派生类D也有一个成员函数m，我们说D::m遮蔽了基类B::m；如果它们具有不同的函数签名，这个情况就比较复杂了。
1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 class B { 6 public : 7 void m(int x) 8 { 9 cout<<x<<endl; 10 } 11 }; 12 13 class D : public B { 14 public : 15 void m() 16 { 17 cout<<"Hi"<<endl; 18 } 19 }; 20 21 22 int main(int argc, char argv[]) 23 { 24 D d1; 25 d1.m(); //OK 26 d1.m(20); //Error, 因为D的m遮蔽了B的m。 27 d1.B::m(20); //改成这样，OK； 28 29 system("PAUSE"); 30 return 0; 31 }
虚函数和非虚函数都有可能产生名字遮蔽，实际上一旦派生类的虚函数不能覆盖基类的虚函数，就会产生遮蔽；
像上述程序中，d1.B::m(20)虽然消除了编译错误，但不是好的编程风格，为了发挥多态性的作用，B::m和D::m应该具有相同的函数签名；
4、名字共享：
以下几种情况下，需要共享函数名：
（1）重载函数名的顶层函数；
（2）重载构造函数；
（3）重载成员函数；
（4）继承层次下的同名函数；等
（三）抽象基类：类必须至少有一个纯虚成员函数
1、综述：不能实例化抽象基类的对象，用来指明某些必须被派生类覆盖的虚函数，否则不能实例化对象；从这个意思上说，抽象基类实际上定义了一个公共接口；
只有虚函数才可以成为纯虚成员函数；
1 // =0 表示这个函数被定义为纯虚成员函数 2 class ABC { 3 public : 4 virtual void open() = 0; 5 //...... 6 };
（四）运行期类型识别（RTTI）
1、功能：
（1）在运行期对类型转换进行检查；
（2）在运行期确定对象的类型；
（3）扩展C++提供的RTTI；
2、dynamic_cast操作符：省略
3、static_cast操作符：省略
4、typeid操作符
功能：确定某个表达式的类型。头文件 #include <typeinfo>；
例如：float x; typeid(x) == typeid(float) //返回true
5、扩展RTTI
可通过从标准基类type_info派生出新类，对RTTI进行扩展。头文件：#include <typeinfo>
（五）强多态与弱多态
强多态是指：对覆盖的虚函数进行运行期绑定处理；
弱多态：顶层函数或成员函数的重载和类层次中非虚函数的函数名共享；
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