C++多态及其实现原理

1.    多态的定义：多态含义为一个事物有多种形态。在C ++程序设计中，多态性是指具有不同功能的函数可以用同一个函数名，这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数，主要分为静态多态和动态多态；

静态多态：就是重载，因为在编译期决议确定，所以称为静态多态。在编译时就可以确定函数地址。

动态多态：就是通过继承重写基类的虚函数实现的多态，因为是在运行时确定决议，所以称为动态多态。运行时在虚函数表中寻找调用函数的地址。

2.    多态的现象：当子类中重写了父类的虚函数，那么通过父类的指针或者引用指向父类对象或着子类对象；用该父类指针或者引用调用父子中被重写的函数；就会有父类指针指向父类对象，调用的是父类中的虚函数；父类指针指向的是子类对象，调用的是子类虚函数；此时，也符合赋值兼容规则；不贵父类的指针或者引用指向父类对象或者子类对象；这个父类指针或者引用都只能访问父类的部分。

3.    动态多态原理：动态多态依靠运行时的类型检查来进行函数的迟绑定。声明一个类时，如果类中有虚方法，则自动在类中增加一个虚函数指针，该指针指向的是一个虚函数表，虚函数表中存着每个虚函数真正对应的函数地址。动态多态采用一种延迟绑定技术，普通的函数调用，在编译期间就已经确定了调用的函数的地址，所以无论怎样调用，总是那个函数，但是拥有虚函数的类，在调用虚函数时，首先去查虚函数表，然后再确定调用的是哪一个函数，所以，调用的函数是在运行时才会确定的。

·   当指向父类的对象时，由于本身是父类指针；且父类对象模型中的虚函数表指针所指向的虚函数表中只存放父类的虚函数地址；所以父类的指针调用的重写虚函数时父类的虚函数；

·   当父类指针指向子类对象时，此时子类对象中的(父类的虚函数表指针)所指的虚函数表中的(父类重写虚函数的地址)被改写为(子类的重写虚函数的地址)，所以此时父类指针访问子类中父类的虚函数表时，找到的要调用的同名虚函数的地址就是子类的同名虚函数地址；所以父类指针调用就是子类的重写的同名虚函数；

虚函数重写（覆盖）的实质就是重写父类虚函数表中的父类虚函数地址；

4.    虚表指针初始化问题，当创建子类对象时，编译器的执行顺序：

·   对象在创建时，由编译器对 vptr 进行初始化

·   子类的构造会先调用父类的构造函数，这个时候 vptr 会先指向父类的虚函数表

·   子类构造的时候，vptr 会再指向子类的虚函数表（这也就是在父类或者子类的构造函数中调用虚成员函数不会实现多态的原因）

·   对象的创建完成后，vptr 最终的指向才确定

5.    C++类继承中的构造函数和析构函数和多态的关系

a.构造函数不能实现多态：

子类的构造会先调用父类的构造函数，这个时候 vptr 会先指向父类的虚函数表；子类构造的时候，vptr 会再指向子类的虚函数表；

b.    析构函数可以实现多态：

在用基类指针指向派生类时，在基类析构函数声明为virtual的时候，delete基类指针，会先调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数；

c.     注意事项：在基类析构函数没有声明为virtual的时候，delete基类指针，只会调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数，这样会造成销毁对象的不完全；