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比如Student继承了 Person。Person对象买票全价,Student对象买票半价。
那么在继承中要构成多态还有两个条件:
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; }
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{
Person ps;
Student st;
Func(ps);
Func(st);
return 0;
}
class Person {
public:
virtual void BuyTicket()
{
cout << "买票-全价" << endl;
}
};
接下来我们看看满足和不满足多态的两种情况:?
1、满足多态 ? -- 看指向的对象的类型,调用这个类型的成员函数?
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 ps;
Student st;
Func(ps);
Func(st);
return 0;
}
2、不满足多态 -- 看调用者的类型,调用这个类型的成员函数?
class Person {
public:
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 ps;
Student st;
Func(ps);
Func(st);
return 0;
}
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。 (重写=接口继承+重写继承父类这个函数的实现)
class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
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;
}
?
?父类的析构函数加virtual,子类不加也够成多态。
class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
virtual ~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
}
};
class Student : public Person {
public:
void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
~Student()
{
cout << "~Student()" << endl;
}
};
void Func(Person* p)
{
p->BuyTicket();
delete p;
}
int main()
{
Func(new Person);
Func(new Student);
return 0;
}
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; }
};
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; }
};
int main()
{
Person* p1 = new Person;
Person* p2 = new Student;
delete p1;
delete p2;
return 0;
}
下面程序的输出结果是什么呢
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;
}
func
和test
。func
函数有一个默认参数val
,默认值为1。test
函数调用了func
函数。func
函数。在类B中,func
函数也有一个默认参数val
,默认值为0。main
函数中,创建了一个指向类B对象的指针p
,然后调用了p->test()
。test
函数在类A中被声明为虚函数,因此在运行时会根据实际对象的类型(*this)来确定调用的函数。在这里,p
指向的是类B的对象,所以调用的是类B中的test
函数。test
函数中,调用了func
函数,但没有提供参数。由于func
函数在类B中被重写,因此会调用类B中的func
函数。func
函数时,默认参数的值是根据函数声明的类型来确定的。在这里,函数声明的类型是类A中的func
函数,所以默认参数的值为1。p->test()
时,输出的结果是"B->1"。?test()函数在类B中调用,输出结果是什么呢?
class A
{
public:
virtual void func(int val = 1) { std::cout << "A->" << val << std::endl; }
};
class B : public A
{
public:
void func(int val = 0) { std::cout << "B->" << val << std::endl; }
virtual void test() { func(); }
};
int main(int argc, char* argv[])
{
B* p = new B;
p->test();
return 0;
}
这里没有通过基类的指针或引用调用test()函数,是通过类B的指针p
的this指针来调用test
函数。
class Car
{
public:
virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive() { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};
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 Car {
public:
void Drive() { cout << "Benz-速度快" << endl; }
};
class Benz :public Car {
public:
virtual void Drive() override { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};
int main()
{
Car p;
p.Drive();
Benz q;
q.Drive();
return 0;
}
?
?
class Car
{
public:
// 纯虚函数 -- 抽象类 -- 不能实例化出对象
virtual void Drive() = 0;
};
int main()
{
Car car;
return 0;
}
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Func1()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
?接下来观察下面代码:
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;
}
Func2
被继承下来后仍然是虚函数,所以它也被放入了派生类的虚表中。Func3也继承下来了,但是不是虚函数,所以不会放进虚表。 nullptr
指针(vs系列编译器有,g++没有)。同类型对象共用一个虚表 :
int main()
{
Base b1;
Base b2;
Base b3;
Derive d;
return 0;
}
?
???2、多态的原理
?
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;
}
3、多态是面向对象编程中的一个重要概念,它允许不同类型的对象通过相同的接口来实现不同的行为。在C++中,多态性通过虚函数和对象的指针或引用来实现。
Person
和一个派生类Student
。基类中定义了一个虚函数BuyTicket
,派生类中重写了该虚函数。Func
函数中,参数是基类Person
的引用。当我们通过基类的引用调用Func
函数时,可以传递基类对象或派生类对象。在函数内部,通过引用调用对象的虚函数BuyTicket
。main
函数中,创建了一个基类对象Mike
和一个派生类对象Johnson
。然后分别将它们作为参数传递给Func
函数。Func
函数中的参数是基类引用时,根据对象的实际类型,会调用相应的虚函数。对于Mike
对象,调用的是基类Person
中的BuyTicket
函数;对于Johnson
对象,调用的是派生类Student
中重写的BuyTicket
函数。4、这就是多态的实现原理。通过虚函数的覆盖和对象的指针或引用调用虚函数,实现了在运行时根据对象的实际类型来确定调用的函数。
5、在汇编代码中,可以看到函数调用并不是在编译时确定的,而是在运行时通过对象的虚表来查找相应的虚函数。这就是多态的特性,使得不同对象在执行相同行为时展现出不同的形态。
6、总结一下,多态的实现需要满足两个条件:虚函数的覆盖和对象的指针或引用调用虚函数。通过这种方式,可以实现不同对象在执行相同行为时表现出不同的形态。
class Base
{
public:
Base()
:_b(10)
{
++_b;
}
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;
};
typedef void(*VF_PTR)();
void PrintVFTable(VF_PTR table[])
{
for (int i = 0; table[i] != nullptr; i++) {
printf("[%d]:%p->", i, table[i]);
VF_PTR f = table[i];
f();
}
}
int main()
{
Base b;
Derive d;
//32位
//PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)&b);
//PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)&d);
//64位
//PrintVFTable((VF_PTR*)*(long long*)&b);
//PrintVFTable((VF_PTR*)*(long long*)&d);
//32位/64位均可
PrintVFTable(*(VF_PTR**)&b);
PrintVFTable(*(VF_PTR**)&d);
return 0;
}
PrintVFTable(*(VF_PTR**)&b)
这行代码是在调用PrintVFTable
函数,并将b
对象的地址转换为指向虚函数表的指针,然后将该指针作为参数传递给PrintVFTable
函数。PrintVFTable
函数用于打印虚函数表的内容。它接受一个指向虚函数表的指针数组作为参数,并遍历数组中的每个元素,打印出函数指针的地址,并调用对应的函数。*(VF_PTR**)&b
这个表达式的含义是将b
对象的地址转换为指向虚函数表的指针。首先,&b
获取b
对象的地址,然后通过(VF_PTR*)
将其转换为指向VF_PTR
类型的指针,最后再通过*
解引用操作符获取指针所指向的虚函数表的地址。b
对象的地址作为参数传递给PrintVFTable
函数,以便打印出Base
类的虚函数表的内容。64位环境下输出:
?
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
?接下来跳转到构造函数
构造函数结束,虚表指针初始化完成,
虚表存储在哪?—常量区(数据段)
int main()
{
Base b;
Derive d;
int x = 0;
static int y = 0;
int* z = new int;
const char* p = "xxxxxxxxxxxxxxxxxx";
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;
}
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(*VF_PTR)();
//void PrintVFTable(VF_PTR table[])
void PrintVFTable(VF_PTR* table)
{
for (int i = 0; table[i] != nullptr; i++) {
printf("[%d]:%p->", i, table[i]);
VF_PTR f = table[i];
f();
}
}
int main()
{
Derive d;
PrintVFTable((VF_PTR*)(*(int*)&d));
//PrintVFTable((VF_PTR*)(*(int*)((char*)&d+sizeof(Base1))));
Base2* ptr2 = &d;
PrintVFTable((VF_PTR*)(*(int*)(ptr2)));
return 0;
}
在C++中,每个具有虚函数的类都有一个虚函数表(vtable),但是这个表是类级别的,而不是对象级别的。也就是说,所有同一类型的对象共享同一个虚函数表,而不是每个对象都有自己的虚函数表。
Derive
类继承自Base1
和Base2
,并且覆盖了Base1
和Base2
的func1
函数。因此,Derive
类的虚函数表将包含指向Derive::func1
、Base1::func2
、Base2::func1
、Base2::func2
和Derive::func3
的指针。Derive
对象d
时,d
的内存布局中将包含两个虚函数表指针(vptr),一个指Base1
的虚函数表,一个指向Base2
的虚函数表。这是因为Derive
类从两个基类继承,每个基类都有自己的虚函数表。d
的地址转换为int
指针,然后解引用它来获取虚函数表的地址。这实际上获取的是d
的第一个虚函数表指针,也就是指向Base1
的虚函数表的指针。如果想获取d
的第二个虚函数表指针,也就是指向Base2
的虚函数表的指针,需要将d
的地址加上Base1
的大小,或者使用Base2指针指向d的地址进行切片,切出d中Base2的部分,然后再进行转换和解引用。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。
Derive
类只从Base1
或Base2
单继承,那么Derive
类会有自己的虚函数表。这个虚函数表会包含Derive
类自己定义或覆盖的虚函数,以及从基类继承的所有虚函数。Derive
类只从Base1
继承,那么Derive
类的虚函数表会包含func1()
和func2()
,因为这两个函数在Base1
类中被声明为虚函数。如果Derive
类覆盖了这些函数,那么虚函数表中对应的条目会被更新为指向Derive
类的函数版本。下面说法正确的是()?
class Base1 { public: ?int _b1; };
class Base2 { public: ?int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main() {
Derive d;
Base1* p1 = &d;
Base2* p2 = &d;
Derive* p3 = &d;
return 0;
}
答:C?
下面程序的输出结果()
#include <iostream>
class A {
public:
A() : m_iVal(0) { test(); }
virtual void func() { std::cout << m_iVal << ' '; }
void test() { func(); }
public:
int m_iVal;
};
class B : public A {
public:
B() { test(); }
virtual void func() {
++m_iVal;
std::cout << m_iVal << ' ';
}
};
int main(int argc, char* argv[]) {
A* p = new B;
p->test();
delete p;
return 0;
}
这是一个关于C++中的继承和虚函数的例子。在这个例子中,我们有两个类,A和B,其中B是A的子类。这两个类都有一个名为func
的函数,但在B中,这个函数被重写了。同时,这两个类都有一个名为test
的函数,它调用了func
函数。在类A的构造函数中,调用了test
函数。
现在,让我们逐步解析这个程序的执行过程:
在main
函数中,我们创建了一个指向B类对象的A类指针p
。这是通过new B
实现的。
创建B类对象时,首先会调用其基类A的构造函数。在A的构造函数中,m_iVal
被初始化为0,然后调用test
函数。
test
函数调用func
函数。这里需要注意的是,虽然此时正在创建B类对象,但是因为在A的构造函数中调用的func
,所以此时的func
是A类的func
,而不是B类的func
。因此,此时输出的是0。
A类的构造函数执行完毕后,开始执行B类的构造函数。在B类的构造函数中,也调用了test
函数。
但是此时,因为B类对象已经创建完毕,所以调用的func
是B类的func
。在B类的func
中,m_iVal
被增加1,然后输出。因此,此时输出的是1。
B类的构造函数执行完毕后,回到main
函数。在main
函数中,通过A类指针p
调用test
函数。
因为p
实际指向的是B类对象,所以此时调用的func
是B类的func
。因此,m_iVal
再次被增加1,然后输出。此时输出的是2。
最后,删除p
指向的对象,并返回0。
所以,这个程序的输出应该是 "0 1 2 "。
下面程序的输出结果()
class A
{
public:
virtual void f()
{
cout << "A::f()" << endl;
}
};
class B : public A
{
private:
virtual void f()
{
cout << "B::f()" << endl;
}
};
int main() {
A* pa = (A*)new B;
pa->f();
}
这是一个关于C++中的继承、虚函数和访问控制的例子。在这个例子中,我们有两个类,A和B,其中B是A的子类。这两个类都有一个名为f
的函数,但在B中,这个函数被重写了。同时,B类中的f
函数被声明为私有的。
现在,让我们逐步解析这个程序的执行过程:
在main
函数中,我们创建了一个指向B类对象的A类指针pa
。这是通过new B
实现的。
然后,我们通过A类指针pa
调用f
函数。在C++中,如果一个函数被声明为虚函数,那么在通过指针或引用调用这个函数时,会根据指针或引用实际指向的对象类型来决定调用哪个函数。这就是所谓的动态绑定或运行时多态。
在你的代码中,虽然pa
是一个A类指针,但它实际指向的是一个B类对象。所以,pa->f()
实际上调用的是B类的f
函数。
但是,B类的f
函数被声明为私有的,这意味着它不能被类的外部访问,包括其子类和父类。所以,尽管pa
实际指向的是一个B类对象,但是在main
函数中,我们无法通过pa
调用B类的f
函数。这将导致编译错误。
所以,这个程序在编译时会报错,因为试图访问一个私有成员函数。如果你想让这个程序能够正确运行,你需要将B类的f
函数声明为公有的或保护的。