二十.多态与虚函数

多态：多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态，简单地说是”一个接口多种实现“

C++提供多态的目的：可以通过基类指针对所有派生类（包括直接派生和间接派生）的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问，尤其是成员函数。如果没有多态，我们只能访问成员变量。

多态的分类：

1）编译时的多态性。编译时的多态性是通过重载来实现的。

2）运行时的多态性。运行时的多态性是通过虚成员实现的。

下面是构成多态的条件：

1）必须存在继承关系；

2）继承关系中必须有同名的虚函数，并且它们是遮蔽（覆盖）关系。

3）存在基类的指针，通过该指针调用虚函数。

在C++中如何实现多态

答：多态有动态多态，静态多态，函数多态和宏多态等。

　　动态多态基于继承机制和虚函数来实现的。

　　静态多态引入了泛型的概念。

　　函数多态基于函数重载。

　　宏多态基于宏替换。

虚函数：

作用：实现多态，基类定义虚函数，子类可以重写该函数，基类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态调用属于子类的函数。

底层实现原理：C++中虚函数使用虚函数表和 虚函数表指针实现。通过对象内存中的vptr找到虚函数表vtbl，接着通过vtbl找到对应虚函数的实现区域并进行调用。

什么时候声明虚函数：

首先看成员函数所在的类是否会作为基类，然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能，如果希望更改其功能的，一般应该将它声明为虚函数。如果成员函数在类被继承后功能不需修改，或派生类用不到该函数，则不要把它声明为虚函数。

虚函数对于多态具有决定性的作用，有虚函数才能构成多态，这节我们来重点说一下虚函数的注意事项。

1) 只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字，函数定义处可以加也可以不加。

2) 为了方便，你可以只将基类中的函数声明为虚函数，这样所有派生类中具有遮蔽（覆盖）关系的同名函数都将自动成为虚函数。

3) 当在基类中定义了虚函数时，如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数，那么将使用基类的虚函数。

4) 只有派生类的虚函数遮蔽基类的虚函数（函数原型相同）才能构成多态（通过基类指针访问派生类函数）。例如基类虚函数的原型为virtual void func();，派生类虚函数的原型为virtual void func(int);，那么当基类指针 p 指向派生类对象时，语句p -> func(100);将会出错，而语句p -> func();将调用基类的函数。

5) 构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数，它仅仅是在派生类构造函数中被调用，这种机制不同于继承。也就是说，派生类不继承基类的构造函数，将构造函数声明为虚函数没有什么意义。

6) 析构函数可以声明为虚函数，而且有时候必须要声明为虚函数。

构造函数和析构函数能否声明为虚函数？

答：构造函数不能声明为虚函数，析构函数可以声明为虚函数，而且有时是必须声明为虚函数。

构造函数不能声明为虚函数的原因是:

解释一：所谓虚函数就是多态情况下只执行一个。而从继承的概念来讲，总是要先构造父类对象，然后才能是子类对象。如果构造函数设为虚函数，那么当你在构造父类的构造函数时就不得不显示的调用构造。还有一个原因就是为了防错，试想如果你在子类中一不小心重写了个跟父类构造函数一样的函数，那么你的父类的构造函数将被覆盖，也即不能完成父类的构造.就会出错。

解释二：虚函数的主要意义在于被派生类继承从而产生多态。派生类的构造函数中，编译器会加入构造基类的代码，如果基类的构造函数用到参数，则派生类在其构造函数的初始化列表中必须为基类给出参数，就是这个原因。

析构函数设为虚函数的作用:

在类的继承中，如果有基类指针指向派生类，那么用基类指针delete时，如果不定义成虚函数，派生类中派生的那部分无法析构。

纯虚函数：

纯虚函数在基类中是没有定义的，必须在子类中加以实现。

如果基类含有一个或多个纯虚函数，那么它就属于抽象基类，不能被实例化

虚函数与纯虚函数有什么区别

答：

- 虚函数：如果一个类中声明了虚函数，这个函数是实现的，他的作用是为了能让这个函数在他的子类里面能被覆盖，这样就可以实现动态多态。

- 纯虚函数只是一个接口，是个函数的声明而已，他留在子类中实现。

- 虚函数在子类中可以不重载

- 纯虚函数必须在子类中实现

- 虚函数的类用作”实现继承“，即继承接口的同时也继承了父类的实现。

- 纯虚函数用于”介面继承“，即纯虚函数关注的是接口的统一性，实现由子类完成

- 带纯虚函数的类叫做虚基类，这种类不能直接生成对象。

分别简单讲述一下函数重载，函数覆盖，函数隐藏的概念与特征：

函数重载：重载函数通常用来命名一组功能相似的函数

1.函数要在相同的类域

2.函数的名字要相同

3.函数的参数列表或返回值不同

函数覆盖（重写）：覆盖是指派生类函数覆盖基类函数

1.函数是要在不同的类域

2.两个函数的名称相同

3.两个函数的参数相同

4.基类函数必须是虚函数

函数隐藏：指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数

1.两个函数在不同的类域

2.函数名称相同

3.函数参数不同

4.（1）如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。此时，不论有无virtual关键字，基类的函数将被隐藏。

（2）如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual 关键字。此时，基类的函数被隐藏。