多態實現--虛函數與純虛函數

• C++中實現多態是使用虛函數表的方法實現的。
• 那麽具體怎麽實現的呢？

舉例說明

• 假設有這樣一個多態場景：
• 有一個基類動物（animal類），動物裏面又有兩個派生類：貓（cat類）和狗（dog類）。現在要求動物類有一個共同的方法：叫聲（voice成員函數），但貓和狗叫聲是不同的（即：它們的叫聲實現方法不同）。
• 那麽代碼怎麽寫呢？

多態的代碼實現

#include <iostream>
using namespace std;

//1、 定義一個純虛函數
class animal
{
public:
    virtual void voice()= 0;    //純虛函數voice
};

//2、 定義貓（cat）狗（dog）類，共同繼承自animal，但對voice進行了具體實現
class cat:public animal
{
public:
    virtual void voice()
    {
        cout <<"喵喵喵"<<endl;
    }
};

class dog:public animal
{
public:
    virtual void voice()
    {
        cout <<"汪汪汪"<<endl;
    }
};

//3、那麽下一步就要給貓和狗做一個統一接口了，傳參用基類指針。這個接口只有一個功能，就是調用動物叫聲voice。
void animal_voice(animal * a)
{
    a->voice();
}

//4、 多態寫好了，我們來調用一下試試，寫個test看看這個多態有沒有問題。我們分別定義一個貓狗對象，來調用統一接口，看看它們的叫聲是否相同。

void test()
{
    cat c;
    dog d;
    animal_voice(&c);
    animal_voice(&d);
}

int main()
{
    test();
    return 0;
}
 

• 驗證結果:

  喵喵喵
  汪汪汪

說明這個多態已實現完成。

多態原理

• 那麽多態的原理是怎麽樣的呢？為什麽這樣寫代碼，就能實現貓和狗叫聲不同，它們明明調用的是同一個接口呀？

• 我們知道C++在編譯時為我們做了很多背後的工作。它為cat和dog分別生成了一張虛函數表，將函數地址（也就是函數指針）記錄在各自的虛函數表中。如圖所示。

  • cat的虛函數表：

- dog的虛函數表：

• 這樣當我們用接口調用cat和dog的voice函數時，它們會各自在自己的虛函數表裏找到自己的voice函數地址，然後根據這個地址來進行調用了。怎麽樣，多態實現很簡單吧？

虛函數與純虛函數

• 那麽animal裏的純虛函數virtual void voice()= 0;只能這樣寫嗎？它可以像下面這樣寫成虛函數嗎？
  ```
  virtual void voice()
  {

}
```

• 答案是可以，但它們是不同的。這裏的虛函數是有實現的，只是它的實現方法是空，那麽在cat和dog中我們再次實現這個voice就相當於重寫（也就是說，我們也可以選擇省略（即：不重寫）這個voice）。但如果寫成純虛函數，那麽我們就必須要在cat和dog中具體實現voice。

• 也就是這裏的虛函數是有這個函數的實現，只是為空；而純虛函數是這個函數根本還沒實現。

多態實現--虛函數與純虛函數