多态（下）【C++】

抽象类

抽象类的定义

只要有纯虚函数的类就是抽象类

什么是纯虚函数？

纯虚函数是一种特殊的虚函数，它是没有函数体的虚函数

纯虚函数的语法：

class <类名> 
{
public:
    virtual <类型><函数名>(<参数表>) = 0;
};

纯虚函数的特点：

1. 子类继承父类的纯虚函数之后，可以对它进行重写，在子类中被重写的纯虚函数就拥有函数体，并能正常使用了

2. 纯虚函数只有声明，没有具体的实现。它为子类提供了一个统一的接口，具体的实现细节则由各个子类根据需要来定义。

3. 纯虚函数的声明以必须以 = 0 结尾，表明该函数没有实现，它只是一个接口。

4. 不能直接调用没有被重写的纯虚函数，因为它们没有实现。如果试图在父类中调用纯虚函数，将导致编译错误。

5. 不能在模板类中将成员函数定义为纯虚函数，因为模板类本身并不是具体的类，而是一种生成类的蓝图。

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抽象类的特点

1. 包含至少一个纯虚函数

2. 抽象类不能实例化出对象

3. 抽象类通常作为基类，通过它提供一种公共的接口或模板，让子类来实现这些接口。

4. 子类会继承父类的纯虚函数，并且可以对继承的纯虚函数进行重写，在子类中被重写的纯虚函数就拥有函数体，就和正常的虚函数一样能正常使用了

5. 子类如果继承了父类的纯虚函数，但是没有把它们全部重写，那么子类中就也有纯虚函数了，那么子类就也是抽象类，也无法实例化出对象

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抽象类的作用

主要作用是：
作为一个父类供其他类继承，它里面的函数一般都是纯虚函数，因为纯虚函数没有函数体，所以可以把纯虚函数作为纯粹的接口

其他类继承了之后
只要重写父类中的所有纯虚函数，提供具体的实现

然后借助多态对接口进行调用

例

class Car
{
public:
    virtual void Drive() = 0;
};

class Benz :public Car
{
public:
    virtual void Drive()
    {
        cout << "Benz-舒适" << endl;
    }
};

class BMW :public Car
{
public:
    virtual void Drive()
    {
        cout << "BMW-操控" << endl;
    }
};

void Test()
{
    Car* pBenz = new Benz;
    pBenz->Drive();
    Car* pBMW = new BMW;
    pBMW->Drive();
}

int main()
{
    Test();
    return 0;
}

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多态的原理

虚函数指针和虚函数表

只要一个类拥有了虚函数，编译器就会为它维护一张表，这张表就是虚函数表。
虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。
这个类定义的所有虚函数的地址都存储在这张虚函数表中

拥有虚函数表的类实例化出来的对象中都会多存储一个指针，这个指针就是虚函数表指针
而虚函数指针就指向虚函数表的首地址

例

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子类会继承父类的虚函数表

父类如果拥有虚函数表，那么它就一定拥有虚函数
子类继承时就会把虚函数也继承下来，并且子类还会继承父类的虚函数表【继承到的是父类虚函数表的拷贝】

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子类的虚函数表的特点：

1. 子类继承到的虚函数表是父类的虚函数表的拷贝，它们的首地址是不一样的，所以并非是同一张虚函数表
   例
   
2. 子类如果重写了父类的虚函数，那么子类的虚函数表中与重写的虚函数对应的位置的地址，就会从父类中的虚函数的地址，改为子类重写的虚函数的地址
   例
   

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总结一下子类的虚函数表的生成：

1. 先将父类中的虚函数表内容拷贝一份到子类的虚函数表中

2. 如果子类重写了父类中某个虚函数
   在子类的虚函数表中：用子类自己的虚函数的地址覆盖虚函数表中父类的虚函数的地址

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多态的原理

结合上面虚函数表和虚函数指针的特点，就可以推导出多态的原理：

1. 定义一个父类类型的指针，指向父类对象或者子类对象
2. 根据指向的对象中存储的虚函数指针找到子类或者父类的虚函数表，再在里面找到对应函数名和参数表[可能重载]的虚函数的地址
   这样的话指向子类对象时，找到的就是子类的虚函数表
   指向父类对象时，找的就是父类的虚函数表
3. 如果子类里的虚函数没有重写，那么虚函数表中的父类虚函数地址就没有被覆盖，调用的就还是父类的
4. 因为子类可以重新定义自己类中的虚函数，这样就可以同一指针指向的对象不同，但调用同名的函数，得到的结果不同

例

原理图如下

当父类A类型的指针p指向父类A的对象时：
就可以通过指向的对象找到它里面存储的虚函数指针，再借此找到对应的虚函数表，最后直接在虚函数表里面拿出要调用的虚函数（上图中的A::func()）的地址，进行调用

指向子类B的对象的时候同理

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