C++ 多态

多态（Polymorphism）就是同一操作作用于不同对象，可以产生不同的行为。

主要分为：

1. 编译时多态（静态多态）

   • 函数重载

   • 运算符重载

   • 模板（泛型编程） 在编译阶段就确定调用哪个函数。

2. 运行时多态（动态多态）

   • 基类指针或引用调用虚函数（virtual） 在运行时根据对象的实际类型决定调用哪个函数。

动态多态

动态多态是通过 虚函数（virtual function） 实现的。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void show() {   // 虚函数
        cout << "Base show()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {  // 重写虚函数
        cout << "Derived show()" << endl;
    }
};

int main() {
    Base* b = new Derived();  // 基类指针指向子类对象
    b->show();                // 调用 Derived::show()
    delete b;
}

程序输出

Derived show()

如果去掉 virtual，输出就是 Base show() —— 静态绑定。

虚函数表（vtable）

• 每个有虚函数的类，编译器会生成一个 虚函数表。

• 对象内部会有一个隐藏的 虚表指针（vptr），指向这个表。

• 调用虚函数时，会通过 vptr 查找实际要调用的函数地址。 这就是为什么动态多态比普通函数调用略慢。

纯虚函数

如果基类函数没有具体实现，可以定义为纯虚函数：

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;   // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "Draw Circle" << endl;
    }
};

特点：

• 含有纯虚函数的类叫 抽象类。

• 抽象类不能实例化，只能作为接口。

• 子类必须实现所有纯虚函数，否则它也是抽象类。