C++多态机理详解:虚函数、vtable和面向接口编程

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C++多态解析 C++多态详解 多态是C++编程语言中的一种重要概念,它允许我们使用父类的指针去调用子类中被重写的方法。那么为什么要使用多态呢?为什么不能直接在子类中写一个同名的成员函数,从而隐藏父类的函数? 答案是,使用多态可以实现面向接口编程。我们可以将父类比喻为电脑的外设接口,子类比喻为外设,如移动硬盘、U盘和MP3,它们都是可以作为存储设备,但是各不相同。如果我们在写驱动的时候,用父类表示外设接口,然后在子类中重写父类那个读取设备的虚函数,那么电脑的外设接口只需要一个。但如果我们不是这样做,而是用每个子类表示一个外设接口,那么我们的电脑就必须有多个接口分别来读取移动硬盘、U盘和MP3。 使用父类的指针指向子类,可以实现“一个接口,多种实现”的编程思想。这使得我们的代码更加灵活、可维护和可扩展。 多态的实现机制是通过虚函数表(vtable)来实现的。任何类若是有虚函数就会比正常的类大一点,所有有virtual的类的对象里面最头上会自动加上一个隐藏的,不让我们知道的指针,它指向一张表,这张表叫做vtable,vtable里是所有virtual函数的地址。 在C++中,虚函数(Virtual Function)是一种特殊的成员函数,它允许我们在子类中重写父类的成员函数。虚函数的特点是,它只能在类的成员函数中声明,不能在普通函数中声明。同时,静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数的特点是,它不属于某个对象,而是属于整个类。 在C++中,我们可以使用virtual关键字来声明虚函数。例如: ```cpp class Shape { public: virtual void render(); }; ``` 这个虚函数可以在子类中被重写。例如: ```cpp class Ellipse : public Shape { public: virtual void render(); }; ``` 在子类中,我们可以使用override关键字来重写父类的虚函数。例如: ```cpp class Ellipse : public Shape { public: override void render() { // 子类的实现 } }; ``` 多态是C++编程语言中的一种重要概念,它允许我们使用父类的指针去调用子类中被重写的方法,实现面向接口编程和“一个接口,多种实现”的编程思想。