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C++入门小馆：多态

news 来源：原创 2025/8/13 16:28:08

嘿，各位技术潮人！好久不见甚是想念。生活就像一场奇妙冒险，而编程就是那把超酷的万能钥匙。此刻，阳光洒在键盘上，灵感在指尖跳跃，让我们抛开一切束缚，给平淡日子加点料，注入满满的passion。准备好和我一起冲进代码的奇幻宇宙了吗？Let's go！

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我的专栏：C++入门小馆 C言雅韵集数据结构漫游记闲言碎语小记坊题山采玉领略算法真谛

多态的概念：

构成多态的条件：

虚函数：

虚函数的重写/覆盖：

• 协变(了解)

析构函数的重写：

override 和 final关键字

重载/重写/隐藏的对⽐

纯虚函数和抽象类

多态的原理：

虚函数表指针：

虚函数表：

面向对象三大特性：封装，继承，多态。今天来讲讲最后一个多态。

多态的概念：

多态是针对函数来说的，当函数名相同时，我们传入不同的参数会出现不同的效果，这就是多态。多态又分为静态多态，和动态多态，静态指的一般是函数重载和模板(又叫作编译时多态)，而我们今天的重点是动态多态(也叫作运行时多态)

动态多态就是，当你传入不同的对象时(函数)，会出现不一样的结果，比如我们买火车票，如果你是学生会打折，成人就是全票，而军人就是优先买票。再⽐如，同样是动物叫的⼀个⾏为(函数)，传猫对象过去，就是”(>^ω^<) 喵“，传狗对象过去，就是"汪汪"。

构成多态的条件：

• 必须是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，并且完成了虚函数重写/覆盖。

多态是⼀个继承关系的下的类对象，去调⽤同⼀函数，产⽣了不同的⾏为。⽐如Student继承了

Person。Person对象买票全价，Student对象优惠买票。

说明：要实现多态效果，第⼀必须是 基类的指针或引⽤ ，因为只有基类的指针或引⽤才能既指向基类 对象⼜指向派⽣类对象；第⼆派⽣类必须对基类的虚函数 完成重写/覆盖 ，重写或者覆盖了，基类和派 ⽣类之间才能有不同的函数，多态的不同形态效果才能达到。

这里补充一下：

虚函数：

类成员函数前⾯加virtual修饰，那么这个成员函数被称为虚函数。注意⾮成员函数不能加virtual修

饰。

虚函数的重写/覆盖：

派生类里面的一个虚函数和父类的虚函数有三同：

1.返回值相同

2.参数相同

3.函数名相同

注意：我们如果父类加了virtual，子类可以不加virtual依然可以构成虚函数，但实践中不建议这样做，选择题经常有这个坑。

class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-打折" << endl; }
};
void Func(Person* ptr)
{// 这⾥可以看到虽然都是Person指针Ptr在调⽤BuyTicket// 但是跟ptr没关系，⽽是由ptr指向的对象决定的。ptr->BuyTicket();
}
int main()
{Person ps;Student st;Func(&ps);Func(&st);return 0;
}

class Animal
{
public:virtual void talk() const{}
};
class Dog : public Animal
{
public:virtual void talk() const{std::cout << "汪汪" << std::endl;}
};
class Cat : public Animal
{
public:virtual void talk() const{std::cout << "(>^ω^<)喵" << std::endl;}
};
void letsHear(const Animal& animal)
{animal.talk();
}
int main()
{Cat cat;Dog dog;letsHear(cat);letsHear(dog);return 0;
}

这里的对虚函数的重写，其实是重写的实现。

• 协变(了解)

派⽣类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型可以不同，可以都是基类对象的指针或者引

⽤，而这种情况我们称之为协变。

class A {};
class B : public A {};
class Person {
public:virtual A* BuyTicket(){cout << "买票-全价" << endl;return nullptr;}
};
class Student : public Person {
public:virtual B* BuyTicket(){cout << "买票-打折" << endl;return nullptr;}
};
void Func(Person* ptr)
{ptr->BuyTicket();
}
int main()
{Person ps;Student st;Func(&ps);Func(&st);return 0;
}

这样写没有很大的意义，我们很少这么实现。

析构函数的重写：

我们定义了两个A类型的指针分别指向A和B对象，但我们析构时为什么没有析构B对象呢？因为我们的p2是指向A类型的，然后我们析构是调用A类型的析构。那我们该怎样调用B的析构函数呢？这里就要用到多态了，但我们的析构的函数名不是不相同吗，怎么实现重写呢？其实编译器会将你写的析构函数的函数名看成一样的Destruct，这就导致我们继承遇到的析构函数为什么会隐藏，这里将A的析构写成隐藏就可以解决了。

override 和 final关键字

final关键字我们之前用来定义一个不能被继承的类，这里可以用它来定义一个不能被重写的虚函数。

override 用来检查一个虚函数是否被重写，没有就会报错。

重载/重写/隐藏的对⽐

纯虚函数和抽象类

在虚函数的后⾯写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数，纯虚函数不需要定义实现(实现没啥意义因为要被派⽣类重写，但是语法上可以实现)，只要声明即可。包含纯虚函数的类叫做抽象类，抽象类不能实例化出对象，如果派⽣类继承后不重写纯虚函数，那么派⽣类也是抽象类。纯虚函数某种程度上强制了派⽣类重写虚函数，因为不重写实例化不出对象。

多态的原理：

虚函数表指针：

该程序的运行结果(32位的环境下)是什么呢？

有人说是8不就是两个成员吗，内存对齐一下就是8，其实我们有虚函数的类里面还有一个虚函数表指针，指向虚函数表。

所以答案是12。

我们实现虚函数的重写其实就是将虚函数表指针进行重写。使他指向不同的对象，我们无论传入的派生类是怎么样的，传入Func函数都会进行截断，是它只出现父类，然后通过虚函数表指针调用函数，这就形成了多态。

虚函数表：

基类对象的虚函数表中存放基类所有虚函数的地址。同类型的对象共⽤同⼀张虚表，不同类型的对

象各⾃有独⽴的虚表，所以基类和派⽣类有各⾃独⽴的虚表。

所以我们不要什么函数都弄成虚函数。

派⽣类由两部分构成，继承下来的基类和⾃⼰的成员，⼀般情况下，继承下来的基类中有虚函数表

指针，⾃⼰就不会再⽣成虚函数表指针。但是要注意的这⾥继承下来的基类部分虚函数表指针和基

类对象的虚函数表指针不是同⼀个，就像基类对象的成员和派⽣类对象中的基类对象成员也独⽴

的。

派⽣类中重写的基类的虚函数，派⽣类的虚函数表中对应的虚函数就会被覆盖成派⽣类重写的虚函

数地址。

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0x00000000标

记。(这个C++并没有进⾏规定，各个编译器⾃⾏定义的，vs系列编译器会再后⾯放个0x00000000

标记，g++系列编译不会放)

虚函数存在哪的？虚函数和普通函数⼀样的，编译好后是⼀段指令，都是存在代码段的，只是虚函

数的地址⼜存到了虚表中。

虚函数表存在哪的？这个问题严格说并没有标准答案C++标准并没有规定，我们写下⾯的代码可以

对⽐验证⼀下。vs下是存在代码段(常量区)

多态的概念：

构成多态的条件：

虚函数：

虚函数的重写/覆盖：

• 协变(了解)

析构函数的重写：

override 和 final关键字

重载/重写/隐藏的对⽐

纯虚函数和抽象类

多态的原理：

虚函数表指针：

虚函数表：

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