這篇文章給大家介紹C++中怎么實現(xiàn)多態(tài)性與虛函數(shù)，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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（一）多態(tài)性

多態(tài)是指同樣的消息被不同的對象接收時導致不同的行為。所謂消息是指對類成員函數(shù)的調用，不同的行為是指的不同的實現(xiàn)，也就是調用了不同的函數(shù)。

1）多態(tài)的分類

廣義上說，多態(tài)性是指一段程序能夠處理多種類型對象的能力。在C++中，這種多態(tài)性可以通過重載多態(tài)（函數(shù)和運算符重載），強制重載（類型強制轉換），類型參數(shù)化多態(tài)（模板）

，包含多態(tài)（繼承與虛函數(shù)）四種方式來實現(xiàn)。類型參數(shù)化多態(tài)和包含多態(tài)稱為一般多態(tài)性，是用來系統(tǒng)地刻畫語義上相關的一組類型;重載多態(tài)和強制多態(tài)性稱為特殊多態(tài)性，用來刻畫語義上無關連的類型間關系。

C++中采用虛函數(shù)實現(xiàn)包含多態(tài)。虛函數(shù)為C++提供了更為靈活的多態(tài)機制，這種多態(tài)性在程序運行時才能夠確定，因此虛函數(shù)是多態(tài)性的精華，至少含有一個虛函數(shù)的類稱為多態(tài)類。包含多態(tài)在面向對象的程序設計中使用很頻繁。

2）靜態(tài)聯(lián)編

聯(lián)編又稱為綁定，就是將模塊或函數(shù)合并在一起生成可執(zhí)行代碼的處理過程，同時對每個模塊或函數(shù)分配內存地址，對外部訪問也提供正確的內存地址。

在編譯階段就將函數(shù)實現(xiàn)與函數(shù)調用綁定起來稱為靜態(tài)聯(lián)編。靜態(tài)聯(lián)編在編譯階段就必須了解所有函數(shù)與模塊執(zhí)行所需要的信息，它對函數(shù)的選擇是基于指向對象的指針（或引用）的類型。在C語言中所有的聯(lián)編都是靜態(tài)聯(lián)編;C++中一般情況也是靜態(tài)聯(lián)編。

class Point{
　　public:
　　　　void area(){cout<<"point";}
　　};
　　class Circle:public Point{
　　public:
　　　　void area(){cout<<"circle";}
　　};
　　Point a; Circle c;
　　a.area();   //調用a.Point::area() 
　　c.area();   //調用c.Circle::area()，名字支配規(guī)則
　　Point * pc=&c,&rc=c;  //上篇所講的賦值兼容性規(guī)則
　　pc->area();  //調用pc->Point::area()
　　rc.area();   //調用rc.Point::area()

3）動態(tài)聯(lián)編

如果程序在運行時候才進行函數(shù)實現(xiàn)和函數(shù)調用的綁定稱為動態(tài)聯(lián)編。以上面的例子為例，在編譯時如果只根據(jù)兼容性規(guī)則檢查它的合理性，即檢查它是否符合派生類對象地址可以賦值給基類指針變量的條件。至于pc->area()調用哪個函數(shù)等到程序運行到這里才做決定。如果希望其調用Circle::area()，那么需要將Point類的area()函數(shù)指定為虛函數(shù)。定義形式為：

virtual void area(){cout<<"point";}

當編譯器編譯含有虛函數(shù)的類時候，將為他建立一個虛函數(shù)表VTABLE，它相當于一個指針數(shù)組，存放每一個虛函數(shù)的入口地址。編譯器為該類增減一個額外的數(shù)據(jù)成員，這個數(shù)據(jù)成員是一個指向虛函數(shù)表的指針，稱為vptr。

如果派生類沒有重寫這個虛函數(shù)，則派生類的虛函數(shù)列表里元素指向的地址就是基函數(shù)area()的地址，即派生類僅僅繼承基類的虛函數(shù)

如果派生類重新寫這個虛函數(shù)如下：

virtual void area() {cout<<"circle";}

那么這時編譯器將派生類虛函數(shù)表里的元素指向Circle::area()

編譯器為含有虛函數(shù)的對象先建立一個函數(shù)入口地址，這個地址用來存放指向虛函數(shù)表的指針vptr，然后按照類中虛函數(shù)的聲明次序一一填入函數(shù)指針。當調用虛函數(shù)時候，先通過vptr找到虛函數(shù)表，然后找出虛函數(shù)真正的地址。

派生類能夠繼承基類的虛函數(shù)表，而且只要是和基類同名（參數(shù)也相同）的成員函數(shù)，無論是否使用virtual聲明，它們都自動生成虛函數(shù)。如果派生類沒有改寫繼承基類的虛函數(shù)，則函數(shù)指針將調用基類的虛函數(shù)?！?/p>

（二）虛函數(shù)

1）虛函數(shù)定義

虛函數(shù)只是類中的一個成員函數(shù)，且不能是靜態(tài)的。在成員函數(shù)定義或聲明之前加上關鍵字virtual，即定義了虛函數(shù)：

class類名{
　　　　...
　　　　virtual 返回類型 函數(shù)名 （形式參數(shù)列表）//虛函數(shù)
　　　　...
　　};
　　class Point
　　{
　　　　virtual void area　();    //虛函數(shù)聲明
　　　　virtual double volumn(){}  //虛函數(shù)定義　
　　};

需要注意virtual關鍵字只在類體中使用。

利用虛函數(shù)可以在基類和派生類中使用相同的函數(shù)名定義函數(shù)不同的實現(xiàn)，從而實現(xiàn)“一個接口，多種方式”。當基類指針或引用對虛函數(shù)進行訪問時，系統(tǒng)將根據(jù)運行時指針或引用所指向或引用的實際對象來自動確定調用對象所在類的虛函數(shù)版本。

2）虛函數(shù)實現(xiàn)多態(tài)的條件

關鍵字virtual指示C++編譯器對調用虛函數(shù)進行動態(tài)聯(lián)編。這種多態(tài)性是程序運行到相應語句才動態(tài)確定的，稱為運行時的多態(tài)。不過，使用虛函數(shù)不一定產(chǎn)生多態(tài)性，也不一定使用動態(tài)聯(lián)編。例如，在調用中對虛函數(shù)使用成員名限定，可以強制C++對該函數(shù)的調用使用靜態(tài)聯(lián)編。

虛函數(shù)產(chǎn)生運行時的多態(tài)性必須有2個條件。

a）派生類改寫了同名的虛函數(shù)

b）根據(jù)賦值兼容性規(guī)則使用指針或引用

Point *p=new Circle;  //基類指針指向派生類
　　cout<<p->area();   //動態(tài)聯(lián)編
　　void fun(Point *p)
　　{cout<<p->area();}   //動態(tài)聯(lián)編

3）在一個派生類中，當一個指向基類成員函數(shù)的指針指向一個虛函數(shù)，并且通過指向對象的指針或引用訪問這個虛函數(shù)時候將發(fā)生多態(tài)性。

#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public: virtual void print(){cout<<"base"<<endl;}
};

class Derived :public Base{
public:
 void print(){cout<<"derive"<<endl;}
};

//void(Base::*pf)();
void display(Base *p,void(Base::*pf)())
{
(p->*pf)();

}

int main()
{
 Derived d;
 Base b;
 display(&d,&Base::print);
 display(&b,&Base::print);
 return 0;
}

lzb@lzb:~/classic_lib/C++_learning$ g++ 427.cpp
lzb@lzb:~/classic_lib/C++_learning$ ./a.out 
derive
base

display有兩個函數(shù)，第一個參數(shù)是基類指針，第二個參數(shù)是指向類成員函數(shù)的指針。display使用基類指針調用指向成員函數(shù)的指針所指向的成員函數(shù)。是調用基類的虛函數(shù)還是派生類的虛函數(shù)，取決于基類指針指向的對象?！?/p>

補充：

面向對象的三個特征：封裝、繼承和多態(tài)。

什么是多態(tài)

多態(tài)的意思是一個事物有多種形態(tài)，英文單詞為polymorphism，向不同的對象發(fā)送同一個消息，不同的對象在接收時會產(chǎn)生不同的行為（方法）。也就是說，每個對象可以用自己的方式去相應共同的消息。

例如函數(shù)的重載、運算符的重載都是多態(tài)現(xiàn)象。

一個生活中的例子，比如學生開學，校長發(fā)布一條哪一天開學的信息，不同的對象會產(chǎn)生不同的反應，學生就要準備上學，家長要準備學費，老師也要開始備課，學校食堂開始采購食材，這就是多態(tài)性，如果沒有多態(tài)性的話，校長就需要分別對學生、教師和家長等不同的對象單獨發(fā)通知。

在C++中，多態(tài)性表現(xiàn)形式之一是：具有不同功能的函數(shù)可以用同一個函數(shù)名，這樣就可以實現(xiàn)用一個函數(shù)名調用不同內容的函數(shù)。

從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度來看，多態(tài)性分為兩類：靜多態(tài)性和動多態(tài)性
靜多態(tài)性是通過函數(shù)重載實現(xiàn)的，動多態(tài)性是通過虛函數(shù)實現(xiàn)的。

什么是虛函數(shù)

C++中的虛函數(shù)就是用來解決動態(tài)多態(tài)問題的，所謂虛函數(shù)，就是在基類聲明函數(shù)是虛擬的，并不是實際存在的，然后在派生類中才正式定義此函數(shù)，在程序運行期間，用指針指向某一派生類對象，這樣就能調用指針指向的派生類對象中的函數(shù)，而不對調用其他派生類中的函數(shù)。

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當前題目：C++中怎么實現(xiàn)多態(tài)性與虛函數(shù)-創(chuàng)新互聯(lián)
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