C/C++多态及其实现原理

C/C++多态及其实现原理
多态的介绍
多态含义为一个事物有多种形态。在C ++程序设计中，多态性是指具备不一样功能的函数能够用同一个函数名，这样就能够用一个函数名调用不一样内容的函数。通常来讲多态分为两种：

静态多态：也称为编译时多态，主要包括参数多态，过载多态和强制多态。参数多态：采用参数化模板，经过给出不一样的类型参数，使得一个结构有多种类型。如 C++语言中的函数模板和类模板属于参数多态。参数多态又叫静态多态，它的执行速度快，异常少，调用在编译时已经肯定。过载多态：同一个名字在不一样的上下文中所表明的含义不一样。典型的例子是运算符重载和函数重载。强制多态：编译程序经过语义操做，把操做对象的类型强行加以变换，以符合函数或操做符的要求。程序设计语言中基本类型的大多数操做符，在发生不一样类型的数据进行混合运算时，编译程序通常都会进行强制多态。程序员也能够显示地进行强制多态的操做。如 int+double，编译系统通常会把 int 转换为 double，而后执行 double+double 运算，这个int->double 的转换，就实现了强制多态，便可是隐式的，也可显式转换。强制多态属于静态多态。
 
动态多态：也称运行时多态，主要包括：包含多态。包含多态的基础是虚函数。主要是经过类的继承和虚函数来实现，当基类和子类拥有同名同参同返回的方法，且该方法声明为虚方法，当基类对象，指针，引用指向的是派生类的对象的时候，基类对象，指针，引用在调用基类的方法，实际上调用的是派生类方法。
重载多态和强制多态是指特定多态， 重载多态和强制多态称为特殊多态性，用来刻画语义上无关联的类型间的关系；参数多态和包含多态是指通用多态，类型参数化多态和包含多态称为通常多态性，用来系统地刻画语义上相关的一组类型。

静态多态实现
静态多态靠编译器来实现，简单来讲就是编译器对原来的函数名进行修饰。能够根据函数参数的类型，个数，以及修饰函数const，这就使得函数能够重载。同理，模板也是能够实现的，针对不一样类型的实参来产生对应的特化的函数，经过增长修饰，使得不一样的类型参数的函数得以区分。

动态多态的实现
动态多态靠运行时的类型检查，从而来进行函数的绑定。声明一个类时，若是类中有虚方法，则自动在类中增长一个虚函数指针，该指针指向的是一个虚函数表，虚函数表中存着每一个虚函数真正对应的函数地址。动态多态采用一种延迟绑定技术，普通的函数调用，在编译期间就已经肯定了调用的函数的地址，因此不管怎样调用，老是那个函数，可是拥有虚函数的类，在调用虚函数时，首先去查虚函数表，而后在肯定调用的是哪个函数，因此，调用的函数是在运行时才会肯定的。

虚表指针初始化问题
当建立子类对象时，编译器的执行顺序实际上是这样的：

对象在建立时，由编译器对 vptr 进行初始化
子类的构造会先调用父类的构造函数，这个时候 vptr 会先指向父类的虚函数表
子类构造的时候，vptr 会再指向子类的虚函数表
对象的建立完成后，vptr 最终的指向才肯定
虚函数表的构成
具体的详细细节见https://blog.csdn.net/wenqiang1208/article/details/53148486

https://www.cnblogs.com/longcnblogs/archive/2017/10/09/7642951.html

无覆盖的公有单继承：虚函数按声明顺序存在于虚表中； 在派生类中，前面是基类的虚函数，后面是派生类的虚函数。
有覆盖的公有单继承：先拷贝基类的虚表；若是派生类重写了基类的虚函数，则修改同位置的基类虚函数；最后面是生类新定义的虚函数。
单继承的派生类的大小：虚表指针+ 基类的数据成员 + 派生类的成员

多重继承：
多重继承派生类的大小：（例若有两个父类）——基类1的虚表指针+基类1的成员变量+基类2的虚表指针+基类2的成员变量+子类成员变量

若是派生类有新定义的虚函数，则存放在继承顺序第一的基类续表的最后面。

菱形继承

若是派生类有新的虚函数，则添加在第一继承顺序的续表最后面。菱形继承存在二义性，因为直接父类都继承了祖父类的成员变量——致使修改一处，而另一处没有修改（引发数据不一致性）。

虚继承中的单继承
1. 没有构造函数和析构函数（少中间的0——所占的字节），派生类有新的虚函数

2. 没有构造函数和析构函数（少中间的0——所占的字节），派生类没有新的虚函数

3. 有构造函数和析构函数（多中间的0——所占的字节），派生类有新的虚函数

虚继承中派生类的构造函数作了什么

虚继承中的多继承
  没有考虑构造函数或析构函数 ，派生类定义了新虚函数

虚继承中的菱形继承 没有考虑构造函数或析构函数 ，派生类定义了新虚函数