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靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么?針對這個問題,這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

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什么是多態(tài)

從字面上理解就是多種形態(tài)的意思。而多態(tài)一詞最初源自希臘語,其含義便是“多種形式”,意思是是具有多種形式或形態(tài)的情形,在C++語言中多態(tài)有著更廣泛的含義。在C++ primer一書中把具有繼承關系的多個類型稱為多態(tài)類型,因為我們能使用這些類型的“多種形式”而無須在意它們的差異。百度百科上提到在面向?qū)ο笳Z言中,接口的多種不同的實現(xiàn)方式即為多態(tài)。引用Charlie Calverts對多態(tài)的描述——多態(tài)性是允許你將父對象設置成為一個或更多的他的子對象相等的技術,賦值之后,父對象就可以根據(jù)當前賦值給它的子對象的特性以不同的方式運作。簡單的說,就是一句話:允許將子類類型的指針賦值給父類類型的指針。多態(tài)性在Object Pascal和C++中都是通過虛函數(shù)實現(xiàn)的。
只從概念描述是無法深刻清晰的理解它的,下面我們就具體分析一下。

1、對象類型

這里所說的對象類型可以用下面的圖來體現(xiàn):靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么我們通過代碼舉例說明一下

 1 class Derived1:public Base 2 {}; 3 class Derived2:public Base 4 {}: 5 int main() 6 { 7      Derived1* p1 = new Derived1; 8      Base = p1; 9      Derived2* p2 = new Derived1;10      Base = p2;11      return = p212 }

靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么靜態(tài)類型在編譯時總是已知的,他是變量聲明時的類型或表達式生成的類型;動態(tài)類型則是變量或表達式表示的內(nèi)存中的對象的類型。動態(tài)類型直到運行時才可知道。

2、靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)

靜態(tài)多態(tài)和動態(tài)多態(tài)的區(qū)別其實用下面的圖就可以體現(xiàn): 靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么

靜態(tài)多態(tài)

靜態(tài)多態(tài)也稱為靜態(tài)綁定或早綁。編譯器在編譯期間完成的, 編譯器根據(jù)函數(shù)實參的類型(可能會進行隱式類型轉換) , 可推斷出要調(diào)用那個函數(shù), 如果有對應的函數(shù)就調(diào)用該函數(shù), 否則出現(xiàn)編譯錯誤。

 1 int Add(int left,int right) 2 { 3      return left + right; 4 } 5 float Add(float left, float right) 6 { 7      return left + right; 8 } 9 int main()10 {   
11     cout<

這里我把重載歸為了靜態(tài)多態(tài)。重載的實現(xiàn)是:編譯器根據(jù)函數(shù)不同的參數(shù)表,對同名函數(shù)的名稱做修飾,然后這些同名函數(shù)就成了不同的函數(shù)(至少對于編譯器來說是這樣的)。函數(shù)的調(diào)用,在編譯器間就已經(jīng)確定了,是靜態(tài)的(記?。菏庆o態(tài))。也就是說,它們的地址在編譯期就綁定了(早綁定)。正是由于重載的這種性質(zhì),也有結論認為:重載只是一種語言特性,與多態(tài)無關,與面向?qū)ο笠矡o關。基于面向?qū)ο髞碚f重載的概念并不屬于“面向?qū)ο缶幊獭?。但是多態(tài)性又是一個比較廣泛的概念。這里為了便于理解先不去深度分析它們的區(qū)別,等多態(tài)的其它部分具體分析完畢,我們再來說。

動態(tài)多態(tài)

動態(tài)綁定: 在程序執(zhí)行期間(非編譯期) 判斷所引 用對象的實際類型, 根據(jù)其實際類型調(diào)用相應的方法。使用virtual關鍵字修飾類的成員 函數(shù)時, 指明該函數(shù)為虛函數(shù), 派生類需要重新實現(xiàn), 編譯器將實現(xiàn)動態(tài)綁定。

              FunTest1(         cout <<  <<       FunTest2(         cout <<  <<        FunTest3(         cout <<  <<        FunTest4(         cout <<  <<    CDerived :              FunTest1(         cout <<  <<        FunTest2(         cout <<  <<       FunTest3( _iTest1) { cout <<  <<        FunTest4( _iTest1,          cout <<  <<        CBase* pBase =      pBase->FunTest1(     pBase->FunTest2(     pBase->FunTest3(     pBase->FunTest4(        }

靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么當我們使用基類的指針或引用調(diào)用基類中定義的一個函數(shù)時時,我們并不知道該函數(shù)真正的對象是什么類型,因為他可能是一個基類的對象,也可能是一個派生類的對象。如果該函數(shù)是虛函數(shù),則直到運行時才會知道到及執(zhí)行哪個版本,判斷的依據(jù)是引用或指針所綁定的對象的真實類型。

析構函數(shù)、靜態(tài)類型函數(shù)、友元函數(shù)、內(nèi)聯(lián)函數(shù)與虛函數(shù)

        CTest&  =( CTest&       *     fri end voi d FunTestFri end() ;
12 }

什么是虛函數(shù)

其實在前面的虛擬繼承中我們已經(jīng)用到了虛函數(shù)這個概念,在那里我們是為了解決菱形普通繼承中訪問二義性的問題,但在多態(tài)中,他有更大的作用。百度百科中對虛函數(shù)是這么說的:在某基類中聲明為 virtual 并在一個或多個派生類中被重新定義的成員函數(shù),用法格式為:virtual 函數(shù)返回類型 函數(shù)名(參數(shù)表) {函數(shù)體};實現(xiàn)多態(tài)性,通過指向派生類的基類指針或引用,訪問派生類中同名覆蓋成員函數(shù)。形象的解釋為“求同存異”,它的作用就是實現(xiàn)多態(tài)性。

簡單地說,那些被virtual關鍵字修飾的成員函數(shù),就是虛函數(shù)。虛函數(shù)的作用,用專業(yè)術語來解釋就是實現(xiàn)多態(tài)性(Polymorphism),多態(tài)性是將接口與實現(xiàn)進行分離;用形象的語言來解釋就是實現(xiàn)以共同的方法,但因個體差異,而采用不同的策略。

 1 class A 2 { 3     public: 4         virtual void print(){cout<<"This is A"<print();18     p2->print();19     return 0;20 }

毫無疑問,class A的成員函數(shù)print()已經(jīng)成了虛函數(shù),那么class B的print()成了虛函數(shù)了嗎?回答是Yes,我們只需在把基類的成員函數(shù)設為virtual,其派生類的相應的函數(shù)也會自動變?yōu)樘摵瘮?shù)。所以,class B的print()也成了虛函數(shù)。那么對于在派生類的相應函數(shù)前是否需要用virtual關鍵字修飾,那就是你自己的問題了(語法上可加可不加,不加的話編譯器會自動加上,但為了閱讀方便和規(guī)范性,建議加上)。

運行代碼,輸出的結果是This is A和This is B。

總結:指向基類的指針在操作它的多態(tài)類對象時,會根據(jù)不同的類對象,調(diào)用其相應的函數(shù),這個函數(shù)就是虛函數(shù)。

析構函數(shù)與虛函數(shù)

當在析構函數(shù)前面加virtual關鍵字時報錯:靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么,我們來分析一下原因。

1、虛函數(shù)的執(zhí)行依賴于虛函數(shù)表。而虛函數(shù)表在構造函數(shù)中進行初始化工作,即初始化vptr,讓他指向正確的虛函數(shù)表。而在構造對象期間,虛函數(shù)表還沒有被初 始化,將無法進行。

2、構造一個對象的時候,必須知道對象的實際類型,而虛函數(shù)行為是在運行期間確定實際類型的。而在構造一個對象時,由于對象還未構造成功。編譯器無法知道對象 的實際類型,是該類本身,還是該類的一個派生類,或是更深層次的派生類。無法確定。

虛函數(shù)的意思就是開啟動態(tài)綁定,程序會根據(jù)對象的動態(tài)類型來選擇要調(diào)用的方法。然而在構造函數(shù)運行的時候,這個對象的動態(tài)類型還不完整,沒有辦法確定它到底是什么類型,故構造函數(shù)不能動態(tài)綁定。(動態(tài)綁定是根據(jù)對象的動態(tài)類型而不是函數(shù)名,在調(diào)用構造函數(shù)之前,這個對象根本就不存在,它怎么動態(tài)綁定?)
編譯器在調(diào)用基類的構造函數(shù)的時候并不知道你要構造的是一個基類的對象還是一個派生類的對象。

靜態(tài)類型函數(shù)與虛函數(shù)

當我們在靜態(tài)類型函數(shù)前加virtual關鍵字時報錯:靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么分析:

1、 static成員不屬于任何類對象或類實例,所以即使給此函數(shù)加上virutal也是沒有任何意義的。

2、static函數(shù)沒有this指針,并且不會進入虛函數(shù)表的。當通過指針或者引用調(diào)用時根本無法把this指針傳遞給static函數(shù),從而無法體現(xiàn)出多態(tài)。靜態(tài)成員函數(shù)與普通成員函數(shù)的差別就在于缺少this指針,沒有這個this指針自然也就無從知道name是哪一個對象的成員了。

友元函數(shù)與虛函數(shù)

當我們在友元函數(shù)前加virtual關鍵字時報錯:靜態(tài)多態(tài)與動態(tài)多態(tài)以及虛函數(shù)之間的關聯(lián)是什么

因為C++不支持友元函數(shù)的繼承,對于沒有繼承特性的函數(shù)沒有虛函數(shù)的說法。

內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)與虛函數(shù)

內(nèi)聯(lián)函數(shù)就是為了在代碼中直接展開,減少函數(shù)調(diào)用花費的代價,虛函數(shù)是為了在繼承后對象能夠準確的執(zhí)行自己的動作,這是不可能統(tǒng)一的。(再說了,inline函數(shù)在編譯時被展開,虛函數(shù)在運行時才能動態(tài)的邦定函數(shù))

賦值運算符的重載與虛函數(shù)

當我們把賦值運算符的重載定義為虛函數(shù)時編譯可以通過,但是一般不建議這么做雖然可以將operator=定義為虛函數(shù), 但使用時容易混淆。

1、無法給派生類的自有成員賦值;

2、調(diào)用虛函數(shù)要進行查虛表等一系列操作,效率下降。

析構函數(shù)與虛函數(shù)

析構函數(shù)設為虛函數(shù)的作用:在類的繼承中,如果有基類指針指向派生類,那么用基類指針delete時,如果不定義成虛函數(shù),派生類中派生的那部分無法析構。

 1 #include  2 #include  3 class A 4 { 5     public: 6     A(); 7     virtual~A(); 8 }; 9     A::A()10     {}11     A::~A()12     {13     printf("Delete class APn");14     }15 class B : public A16 {17     public:18     B();19     ~B();20 };21     B::B()22     { }23     B::~B()24     {25     printf("Delete class BPn");26     }27 int main(int argc, char* argv[])28 {29     A *b=new B;30     delete b;31     return 0;32 }

輸出結果為:Delete class B     Delete class A
如果把A的virtual去掉:那就變成了Delete class A也就是說不會刪除派生類里的剩余部分內(nèi)容,也即不調(diào)用派生類的虛函數(shù)

析構函數(shù)總結:

1. 如果我們定義了一個構造函數(shù),編譯器就不會再為我們生成默認構造函數(shù)了。
2. 編譯器生成的析構函數(shù)是非虛的,除非是一個子類,其父類有個虛析構,此時的函數(shù)虛特性來自父類。
3. 有虛函數(shù)的類,幾乎可以確定要有個虛析構函數(shù)。
4. 如果一個類不可能是基類就不要申明析構函數(shù)為虛函數(shù),虛函數(shù)是要耗費空間的。
5. 析構函數(shù)的異常退出會導致析構不完全,從而有內(nèi)存泄露。最好是提供一個管理類,在管理類中提供一個方法來析構,調(diào)用者再根據(jù)這個方法的結果決定下一步的操作。
6. 在構造函數(shù)不要調(diào)用虛函數(shù)。在基類構造的時候,虛函數(shù)是非虛,不會走到派生類中,既是采用的靜態(tài)綁定。顯然的是:當我們構造一個子類的對象時,先調(diào)用基類的構造函數(shù),構造子類中基類部分,子類還沒有構造,還沒有初始化,如果在基類的構造中調(diào)用虛函數(shù),如果可以的話就是調(diào)用一個還沒有被初始化的對象,那是很危險的,所以C++中是不可以在構造父類對象部分的時候調(diào)用子類的虛函數(shù)實現(xiàn)。但是不是說你不可以那么寫程序,你這么寫,編譯器也不會報錯。只是你如果這么寫的話編譯器不會給你調(diào)用子類的實現(xiàn),而是還是調(diào)用基類的實現(xiàn)。
7.在析構函數(shù)中也不要調(diào)用虛函數(shù)。在析構的時候會首先調(diào)用子類的析構函數(shù),析構掉對象中的子類部分,然后在調(diào)用基類的析構函數(shù)析構基類部分,如果在基類的析構函數(shù)里面調(diào)用虛函數(shù),會導致其調(diào)用已經(jīng)析構了的子類對象里面的函數(shù),這是非常危險的。
8. 記得在寫派生類的拷貝函數(shù)時,調(diào)用基類的拷貝函數(shù)拷貝基類的部分。

總結:

1、 派生類重寫基類的虛函數(shù)實現(xiàn)多態(tài), 要求函數(shù)名 、 參數(shù)列表、 返回值完全相同。 (協(xié)變除外)。

2、 基類中定義了 虛函數(shù), 在派生類中該函數(shù)始終保持虛函數(shù)的特性。

3、 只 有類的非靜態(tài)成員 函數(shù)才能定義為虛函數(shù), 靜態(tài)成員 函數(shù)不能定義為虛函數(shù)。

4、 如果在類外定義虛函數(shù), 只 能在聲明函數(shù)時加virtual關鍵字, 定義時不用加。

5、 構造函數(shù)不能定義為虛函數(shù), 雖然可以將operator=定義為虛函數(shù), 但最好不要這么做, 使用時容易混淆。

6、 不要在構造函數(shù)和析構函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù), 在構造函數(shù)和析構函數(shù)中, 對象是不完整的, 可能會出現(xiàn)未定義的行為。

7、 最好將基類的析構函數(shù)聲明為虛函數(shù)。 ( 因為派生類的析構函數(shù)跟基類的析構函數(shù)名稱不一樣, 但是構成覆蓋, 這里編譯器做了特殊處理)

8、 虛表是所有類對象實例共用的。

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