C＋＋进阶 多态
一.多态的概念
多态是面向对象编程的一大核心特性，意思是 同一个操作作用于不同的对象，可以有不同的行为。用一句话总结：
同样的接口，不同的实现。
举个直观例子：
动物有一个 叫() 方法。
不同动物会叫不同的声音：
狗.叫() → “汪汪”
猫.叫() → “喵喵”
鸟.叫() → “啾啾”
这里，调用 叫() 是一样的，但结果因对象类型不同而不同，这就是多态。
二.多态的定义及实现
1.多态的构成条件
通过 继承 + 虚函数（virtual） 实现
基类函数声明为 virtual
派生类重写（override）该函数
通过 基类指针或引用 调用，执行的是派生类版本
注意：
指针或引用调用才能体现多态；如果是对象本身，会发生 对象切片，多态失效。
基类析构函数也要写 virtual，否则通过基类指针删除派生对象时可能不会调用派生类析构。
2.虚函数
虚函数是实现运行时多态的关键。
在基类中用 virtual 修饰的成员函数称为虚函数。
3.虚函数的重写和覆盖
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)，称派⽣类的虚函数重写了基类的虚函数。
这里：
重写了：
4.析构函数的重写
发现：
名字根本不一样
但是一样能构成重写
这是因为编译器内部会把析构函数统一处理为
为什么析构函数要设计成虚函数
如果析构函数不是虚函数
输出： ~Person()
只有基类析构被调用
假设 Student 有动态资源
如果：
只会调用：
那么：
永远不会执行
导致内存泄露
5.override 和 final关键字
1.override
作用
告诉编译器，这个函数必须是在重写(Override)基类的虚函数，如果不是重写，编译器直接报错。
开发者本来想重写：
结果写成
实际上不是重写，而是隐藏，但是编译器没有报错
所以就需要Override来检查重写
编译器立即报错
立即发现问题
2. final
作用
final 表示：
到此为止，不允许继续继承或重写。
final 修饰虚函数
编译失败
final 修饰类
表示Base 是最终类，任何类都不能继承它。
override 和 final 一起使用
含义：
编译报错
6.重载/重写/隐藏的对⽐
三.纯虚函数和抽象类
1.纯虚函数
定义
如果一个函数在基类中没有实现，或者我们希望派生类必须重写它，就可以声明为 纯虚函数。
语法：
纯虚函数特点
必须是虚函数
不能在基类直接实例化对象
可以在派生类重写，也可以在基类提供实现
2.抽象类
定义
含有至少一个纯虚函数的类叫做 抽象类。
特点：
1.不能实例化
2. 可以作为指针或引用类型使用
3. 派生类必须实现所有纯虚函数，否则派生类仍是抽象类
四.虚函数表指针
1. 什么是虚函数表指针(vfptr)
当一个类中存在虚函数时
编译器会偷偷给对象增加一个成员：
这个隐藏成员就是虚函数表指针
作用：指向当前类对应的虚函数表(vftable)。
2.什么是虚函数表
编译器会生成：
vfptr 指向它：
3. vfptr什么时候产生
只要类中有虚函数：
对象中就有vfptr
4. vfptr存在哪里
vfptr存放在对象里面。
注意：
vfptr属于对象
vftable属于类
每个对象都有自己的vfptr，但都指向同一张虚表
5.多态调用过程
五.多态原理
1.多态是如何实现的
通过虚函数表(vftable)和虚函数表指针(vfptr)实现。
2.多态的实现原理
第一步：生成虚函数表
基类
编译器生成：
第二步：对象中增加vfptr
Person对象：
vfptr：
指向虚函数表
第三步：派生类重写虚函数
编译器生成Student虚表
重写后：
对象布局
创建：
3.多态调用过程
普通函数
如果不是virtual：
编译阶段直接确定
这叫静态绑定
虚函数
有virtual：
编译器不会直接决定。
运行时执行：
① 找p指向的对象
② 找对象中的vfptr
③ vfptr找到虚函数表
④ 从虚表中取函数地址
⑤ 调用对应函数
这叫动态绑定
总结：
C++多态是通过虚函数表(vftable)和虚函数表指针(vfptr)实现的。
当类中存在虚函数时，编译器会为该类生成一张虚函数表，对象中会保存一个虚函数表指针。
当通过基类指针或引用调用虚函数时，程序在运行时根据对象中的vfptr找到对应的虚函数表，再从虚函数表中找到实际要调用的函数地址，从而实现动态绑定和运行时多态。
六.虚函数表
1.同类型对象共用同一张虚表
创建对象：
每个对象都有自己的vfptr但是都指向同一张虚表
因为虚表属于类，不属于对象。
2.基类和派生类有各自独立的虚表
编译器生成：
不是共用一张表
3.为什么派生类对象只有一个vfptr
会不会：
其实并不会
单继承情况下：只有一个vfptr
4.重写后为什么叫覆盖
Person虚表：
Student虚表：
可惜理解成：
原来：
Person::BuyTicket
被替换成：
Student::BuyTicket
这就是覆盖
5.派生类虚表到底包含什么
Person虚表：
Student虚表：
所以派生类虚表包含：
① 继承的虚函数
② 重写后的虚函数
③ 新增的虚函数
6.虚函数表本质是什么
本质上：
就是函数指针数组
数组里面存的是函数地址，不是函数本身
7.虚函数存在哪
很多人以为虚函数在虚表里面
这是错误的
实际上：
8.虚表存在哪
严格来说C++标准没有规定，不同编译器实现不同
VS下虚表存在代码段(常量区)
总结：
1. 类中有虚函数时会生成虚函数表(vftable)。
2. 对象中会保存一个虚函数表指针(vfptr)。
3. 同类型对象共享同一张虚表。
4. 派生类拥有独立的虚表。
5. 重写虚函数时，派生类虚表中的对应函数地址会覆盖基类地址。
6. 虚表本质是函数指针数组。
7. 虚函数代码存放在代码段，虚表一般存放在只读数据区，但标准未规定具体位置。
8. 运行时通过vfptr查找虚表中的函数地址，从而实现多态。