C++多态实现机制

多态是OOP中一个十分重要的特性，至于如何使用可以参考这篇C++与JAVA多态相同与不同，相信对于学习C++和java的人都有帮助。

多态实现的关键技术是动态绑定。

动态绑定：程序在运行期间寻找函数地址

静态绑定：代码在编译时已经确定了函数地址

 

多态的实现表象是指针+虚函数，本质是虚表+虚指针。

这里有一篇博客写的很全面，可以参考一下c++多态实现的机制

 

1.虚表

声明了虚函数的类会隐式创建一个虚指针指向虚表，而虚表保存了虚函数的地址(虚表中只有虚函数，非虚函数在另一个表中)，当我们调用虚函数时，实际上是通过虚指针去查找虚表中对应虚函数的地址

2.虚指针

虚指针指向类的虚表，属于类的成员变量，可以继承，当子类继承父类的虚指针时，子类的虚指针指向子类的虚表。虚表也可以继承，也可以理解为继承了虚函数，然后创建了自己的虚表，所以如果没有重定义父类虚函数，那么子类虚表和父类虚表完全相同；重定义的虚函数在子类虚表中的地址会改变。

3.虚指针的初始化

虚指针在构造函数中进行初始化，指向类的虚表。如果类B继承了类A，那么我们知道生成B的实例对象时，会先调用A的构造函数，此时虚指针指向A的虚表，然后调用B的构造函数，此时虚指针指向B的虚表，所以当B的实例构造完成后，虚指针指向B的虚表。

4.多态

用下面的例子讲解，当我们声明一个父类A的指针p指向子类B的对象时，在编译阶段是不分配内存的(不构造对象的)，如果想了解编译过程做了什么，可以参考一下这篇C程序编译过程浅析。也就是说编译器并不知道指针p指向的是B类的对象，只知道这是一个A类的指针，那么在编译p->func()时，会直接查找A中func的地址并替换(可以简单理解为这样)，也就是静态绑定，那么在运行时自然调用的就是A的func了

class A
{
public:
    A(){};
    void func()
    {
        cout << "A func called!";
    }
};

class B:public A
{
public:
    B(){};
    void func()
    {
        cout << "B func called!";
    }

};

int main()
{
    A*p = new B();
    p->func();
    return 0;
}

 

但是如果将func声明为虚函数，如下，那么在编译时编译器一看func是虚函数，会直接跳过，那么在运行时，B的对象已经被构造出来了，那么p所指向的B对象的虚指针已经指向了B的虚表，此时调用p->func()时，操作系统会在p的虚表中去寻找func这个函数，也就是动态绑定，然后调用，这时候调用的自然就是B的func了，可以说虚指针和虚表就是为了多态而生的。

class A
{
public:
    A(){};
    virtual  void func()
    {
        cout << "A func called!";
    }
};

class B:public A
{
public:
    B(){};
    void func()
    {
        cout << "B func called!";
    }

};

int main()
{
    A*p = new B();
    p->func();
    return 0;
}

 

看到这里，大家再去看我写的C++与JAVA多态相同与不同，也就明白为什么我说重写和重定义不同了。