1.多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，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。

举个栗子：比如买票这个行为，当普通人买票时，是全价买票；学生买票时，是半价买票；军人买票时是优先买票。

静态的多态 – 函数重载

动态的多态 – 父类指针或引用调用重写虚函数

1.父类指针或者引用指向父类，调用的就是父类的虚函数

2.父类指针或者引用指向哪个子类，调用的就是哪个子类的虚函数

2.多态的构成条件

必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
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

3.虚函数

虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。例如：

注意：

1.只有类的非静态成员函数可以是虚函数

2.虚函数中的 virtual 和虚继承中用的 virtual 是同一个关键字但是他们之间并无关系。虚函数这里是为了实现多态，虚继承是为了解决菱形继承的数据冗余和二义性，他们之间没有关联

4.虚函数的重写

虚函数的重写(覆盖)：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。下面我们举一个例子

class Person
{public:virtual void BuyTicket(){cout << "买票-全价" << endl;}
};class Student :public Person
{public://子类的虚函数重写了父类的虚函数virtual void BuyTicket(){cout << "买票-半价" << endl;}
};class Soldier :public Person
{public://子类的虚函数重写了父类的虚函数/*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
*/virtual void BuyTicket(){cout << "买票-优先" << endl;}
};
void f(Person* p)
{p->BuyTicket();
}
void f(Person& p)
{p.BuyTicket();
}
int main()
{Person p;Student st;Soldier so;f(p);f(st);f(so);f(&p);f(&st);f(&so);cout << endl;return 0;
}

虚函数重写的两个例外：

1.协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

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者引用时，称为协变。

class A
{};
class B :public A
{};
class Person
{public:virtual A* f(){cout << "A* Person::f()" << endl;return new A;}
};
class Student :public Person
{public:virtual B* f(){cout << "B* Person::f()" << endl;return new B;}
};int main()
{Person p;Student st;Person* ptr;ptr = &p;ptr->f();ptr = &st;ptr->f();return 0;
}

2.析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同，看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为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
理成destructor。

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;
}

5.c++11 override 和final

C++对函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数名字母次序写反而无法构成重写，而这种错误在编译期间是不会报出的，只有在程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失，因此：C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写。

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。

6.重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

7.抽象类

7.1概念

在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。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。纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。

注意：

1.抽象类可以更好地去表示现实世界中，没有实例对象对应的抽象类型比如动物、植物。

2.体现接口继承，强制子类去重写虚函数（如果不重写，子类也是抽象类）

3.要注意与override区分，override检查子类虚函数是否完成重写

class Car
{public:virtual void Drive() = 0;//纯虚函数
};
class Benz :public Car
{public:virtual void Drive()//必须重写{cout << "Benz - 舒适" << endl;}
};int main()
{return 0;
}

7.2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。

8.多态的原理

8.1虚函数表

提到虚函数表，我们先来看一道常考的笔试题

// 这里常考一道笔试题：sizeof(Base)是多少？
class Base
{public:virtual void Func1(){cout << "Func1()" << endl;}
private:int _b = 1;
};int main()
{int sz = sizeof(Base);cout << sz << endl;return 0;
}
//或许很多小伙伴认为结果是4
//可是结果竟然是8

为了搞清楚这个结果，我们通过调试看看

我们可以看到对象b里面除了_b以外还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面，这个跟平台有关)，对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtual，f代表function)。一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针，因为虚函数的地址要被放到虚函数表中，虚函数表也简称虚表，。那么派生类中这个表放了些什么呢？我们接着往下分析

// 针对上面的代码我们做出以下改造
// 1.我们增加一个派生类Derive去继承Base
// 2.Derive中重写Func1
// 3.Base再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
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;
}

通过观察和测试，我们发现了以下几点问题：

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。
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。
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。
虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，这个数组最后面放了一个nullptr。
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。

8.2多态的原理

为了弄清多态的原理，我们先看这样一段代码

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;
}

我们看到，p是mike对象的引用时，p.BuyTicket在mike的虚表中找到虚函数是Person::BuyTicket。
p是johnson对象的引用时，p->BuyTicket在johson的虚表中找到虚函数
是Student::BuyTicket。
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。

思考一下，为什么多态的条件之一是必须是父类的指针或者引用去调用虚函数时发生多态，父类对象却不行呢？

父类指针或引用，切片时指向或者引用父类和子类对象中切出来的那一部分，如果是父类对象，切片时会拷贝成员变量过去，不会拷贝vfptr过去，因为考过去不合理

8.3动态绑定和静态绑定

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
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。

现出不同的形态。

思考一下，为什么多态的条件之一是必须是父类的指针或者引用去调用虚函数时发生多态，父类对象却不行呢？

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8.3动态绑定和静态绑定

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
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。

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

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