1. 多态的概念

2. 多态的定义及实现

多态的构成条件

虚函数

虚函数的重写

特例

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.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。

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

接口继承和实现继承

4. 多态的原理

虚函数表

多态的原理

动态绑定与静态绑定

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

6. 继承和多态常见的面试问题

1. 多态的概念

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。

2. 多态的定义及实现

多态的构成条件

1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数

2. 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

虚函数

被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() //BuyTicket()就是虚函数
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};

虚函数的重写

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。

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() //BuyTicket()就是虚函数
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};

特例

1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

class A {};
class B : public A {};
class Person 
{
public:
	virtual A* f() 
	{
		return new A;
	}
};
class Student : public Person 
{
public:
	virtual B* f() 
	{ 
		return new B; 
	}
};

协变：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引用

2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

class Person
{
public:
	virtual ~Person() 
	{
		cout << "~Person()" << endl; 
	}
};
 
class Student : public Person
{
public:
	virtual ~Student()
	{ 
		cout << "~Student()" << endl;
	}
};

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为destr uctor。

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.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 Traffic
{
public:
	virtual void Way() 
	{}
};
class Car :public Traffic
{
public:
	virtual void Way()override { cout << "自驾" << endl; }
};

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

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。

class Animal
{
public:
	virtual void Play() = 0;
};
class Cat :public Animal
{
public:
	virtual void Play()
	{
		cout << "睡大觉" << endl;
	}
};
class Dog :public Animal
{
public:
	virtual void Play()
	{
		cout << "出去溜达" << endl;
	}
};
void test2()
{
	Animal* pCat = new Cat;
	pCat->Play();
	Animal* pDog = new  Dog;
}

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。

4. 多态的原理

虚函数表

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

int main()
{
	cout << sizeof(Base) << endl;
	return 0;
}

//64位下是16
//32位下是8

提问：是不是虚函数数量越多，这个值就越大呢？（很显然不是），这个值来源究竟是什么呢？

我们通过下面这个代码来观察：

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
	virtual void Func2()
	{
		cout << "Base::Func2()" << endl;
	}
	virtual 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;

	cout << sizeof(b)<<"  "<<sizeof(Base) << endl;
	return 0;
}

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

多态的原理

通过下面这段代码我们再来简单分析一下：

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
	virtual ~Student()
	{
		cout << " ~Student()" << endl;
	}
};

void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;

	Func(ps);
	Func(st);
}

1. 观察下图的红色箭头我们看到， p是 ps 对象的引用时， p->BuyTicket 在ps 的虚表中找到虚函数是

Person::BuyTicket 。

2. 观察下图的蓝色箭头我们看到， p 是st 对象的引用时， p->BuyTicket 在st 的虚表中找到虚函数

是 Student::BuyTicket 。

3. 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。

4. 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？

虚函数覆盖是提供了重写的方式，指针或者引用是为了寻址。

动态绑定与静态绑定

1. 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

2. 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。

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

单继承：

多继承：


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 Derive1 : 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()
{
	Derive1 d;
	VFPTR* vTableb1 = (VFPTR*)(*(int*)&d);
	PrintVTable(vTableb1);
	VFPTR* vTableb2 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d + sizeof(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

6. 继承和多态常见的面试问题

1. 下面哪种面向对象的方法可以让你变得富有( )

A: 继承 B: 封装 C: 多态 D: 抽象

2. ( )是面向对象程序设计语言中的一种机制。这种机制实现了方法的定义与具体的对象无关，而对方法的

调用则可以关联于具体的对象。

A: 继承 B: 模板 C: 对象的自身引用 D: 动态绑定

3. 面向对象设计中的继承和组合，下面说法错误的是？（）

A：继承允许我们覆盖重写父类的实现细节，父类的实现对于子类是可见的，是一种静态复用，也称为

白盒复用

B：组合的对象不需要关心各自的实现细节，之间的关系是在运行时候才确定的，是一种动态复用，也

称为黑盒复用

C：优先使用继承，而不是组合，是面向对象设计的第二原则

D：继承可以使子类能自动继承父类的接口，但在设计模式中认为这是一种破坏了父类的封装性的表现

4. 以下关于纯虚函数的说法,正确的是( )

A：声明纯虚函数的类不能实例化对象 B：声明纯虚函数的类是虚基类

C：子类必须实现基类的纯虚函数 D：纯虚函数必须是空函数

5. 关于虚函数的描述正确的是( )

A：派生类的虚函数与基类的虚函数具有不同的参数个数和类型 B：内联函数不能是虚函数

C：派生类必须重新定义基类的虚函数 D：虚函数可以是一个static型的函数

6. 关于虚表说法正确的是（）

A：一个类只能有一张虚表

B：基类中有虚函数，如果子类中没有重写基类的虚函数，此时子类与基类共用同一张虚表

C：虚表是在运行期间动态生成的

D：一个类的不同对象共享该类的虚表

7. 假设A类中有虚函数，B继承自A，B重写A中的虚函数，也没有定义任何虚函数，则（）

A：A类对象的前4个字节存储虚表地址，B类对象前4个字节不是虚表地址

B：A类对象和B类对象前4个字节存储的都是虚基表的地址

C：A类对象和B类对象前4个字节存储的虚表地址相同

D：A类和B类虚表中虚函数个数相同，但A类和B类使用的不是同一张虚表
8. 以下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

6.2 问答题

1. 什么是多态？
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。

2. 什么是重载、重写(覆盖)、重定义(隐藏)？
函数重载是函数的一种特殊情况，c++允许在同一作用域中声明几个功能类似的同名函数，这些函数的形参列表（参数个数或类型或顺序）必须不同，对返回值不做要求，因为无法通过改变参数列表来判断调用的是那一个重载函数。

覆盖也叫做重写，指的是子类与父类中返回值类型，参数，名称均相同的虚函数，此时构成虚函数的覆盖（覆盖是原理层的叫
法，在语法上叫做重写）

当子类和父类中含有同名函数，此时子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问，这种情况叫做隐藏。隐藏对函数参数和返回值不做要求，只需要名称相同就可以

3. 多态的实现原理？
上面有分析。

4. inline函数可以是虚函数吗？
答：可以，不过编译器就忽略inline属性，这个函数就不再是inline，因为虚函数要放到虚表中去。

5. 静态成员可以是虚函数吗？
答：不能，因为静态成员函数没有this指针，使用类型::成员函数的调用方式无法访问虚函数表，所以静态成员函数无法放进虚函数表。

6. 构造函数可以是虚函数吗？
答：不能，因为对象中的虚函数表指针是在构造函数初始化列表阶段才初始化的。

7. 析构函数可以是虚函数吗？什么场景下析构函数是虚函数？
答：可以，并且最好把基类的析构函数定义成虚函数。

8. 对象访问普通函数快还是虚函数更快？
答：首先如果是普通对象，是一样快的。如果是指针对象或者是引用对象，则调用的普通函数快，因为构成多态，运行时调用虚函数需要到虚函数表中去查找。

9. 虚函数表是在什么阶段生成的，存在哪的？
答：虚函数表是在编译阶段就生成的，一般情况下存在代码段(常量区)的。

参考答案：

1. A 2. D 3. C 4. A 5. B

6. D 7. D 8.B

C++多态

1. 多态的概念

2. 多态的定义及实现

多态的构成条件

虚函数

虚函数的重写

特例

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.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。

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

接口继承和实现继承

4. 多态的原理

虚函数表

多态的原理

动态绑定与静态绑定

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

单继承：

多继承：

6. 继承和多态常见的面试问题

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多态的构成条件

虚函数

虚函数的重写

特例

override 和 final

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2.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。

重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

3. 抽象类

概念

接口继承和实现继承

4. 多态的原理

虚函数表

多态的原理

动态绑定与静态绑定

5. 单继承和多继承关系中的虚函数表

单继承：

多继承：

6. 继承和多态常见的面试问题

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