基類的指標也可以指向派生類物件，請看下面的例子：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. //基類People
4. classPeople{
5. public:
6. People(char *name, int age);
7. void display();
8. protected:
9. char *m_name;
10. int m_age;
11. };
12. People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){}
13. void People::display(){
14. cout<<m_name<<
    "今年"<<m_age<<"歲了，是個無業遊民。"<<endl;
15. }
16. //派生類Teacher
17. classTeacher: public People{
18. public:
19. Teacher(char *name, int age, int salary);
20. void display();
21. private:
22. int m_salary;
23. };
24. Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){}
25. void Teacher::display(){
26. cout<<
    m_name<<"今年"<<m_age<<"歲了，是一名教師，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
27. }
28. int main(){
29. People*p = new People("王志剛", 23);
30. p -> display();
31. p = new Teacher("趙巨集佳", 45, 8200);
32. p -> display();
33. return 0;
34. }

執行結果：
王志剛今年23歲了，是個無業遊民。
趙巨集佳今年45歲了，是個無業遊民。

我們直觀上認為，如果指標指向了派生類物件，那麼就應該使用派生類的成員變數和成員函式，這符合人們的思維習慣。但是本例的執行結果卻告訴我們，當基類指標 p 指向派生類 Teacher 的物件時，雖然使用了 Teacher 的成員變數，但是卻沒有使用它的成員函式，導致輸出結果不倫不類（趙巨集佳本來是一名老師，輸出結果卻顯示人家是個無業遊民），不符合我們的預期。

換句話說，通過基類指標只能訪問派生類的成員變數，但是不能訪問派生類的成員函式。

為了消除這種尷尬，讓基類指標能夠訪問派生類的成員函式，C++ 增加了虛擬函式（Virtual Function）。使用虛擬函式非常簡單，只需要在函式宣告前面增加 virtual 關鍵字。

更改上面的程式碼，將 display() 宣告為虛擬函式：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. //基類People
4. classPeople{
5. public:
6. People(char *name, int age);
7. virtual void display(); //宣告為虛擬函式
8. protected:
9. char *m_name;
10. int m_age;
11. };
12. People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){}
13. void People::display(){
14. cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"歲了，是個無業遊民。"<<endl;
15. }
16. //派生類Teacher
17. classTeacher: public People{
18. public:
19. Teacher(char *name, int age, int salary);
20. virtual void display(); //宣告為虛擬函式
21. private:
22. int m_salary;
23. };
24. Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){}
25. void Teacher::display(){
26. cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"歲了，是一名教師，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
27. }
28. int main(){
29. People*p = new People("王志剛", 23);
30. p -> display();
31. p = new Teacher("趙巨集佳", 45, 8200);
32. p -> display();
33. return 0;
34. }

執行結果：
王志剛今年23歲了，是個無業遊民。
趙巨集佳今年45歲了，是一名教師，每月有8200元的收入。

和前面的例子相比，本例僅僅是在 display() 函式宣告前加了一個virtual關鍵字，將成員函式宣告為了虛擬函式（Virtual Function），這樣就可以通過 p 指標呼叫 Teacher 類的成員函數了，執行結果也證明了這一點（趙巨集佳已經是一名老師了，不再是無業遊民了）。

有了虛擬函式，基類指標指向基類物件時就使用基類的成員（包括成員函式和成員變數），指向派生類物件時就使用派生類的成員。換句話說，基類指標可以按照基類的方式來做事，也可以按照派生類的方式來做事，它有多種形態，或者說有多種表現方式，我們將這種現象稱為多型（Polymorphism）。

上面的程式碼中，同樣是p->display();這條語句，當 p 指向不同的物件時，它執行的操作是不一樣的。同一條語句可以執行不同的操作，看起來有不同表現方式，這就是多型。

多型是面向物件程式設計的主要特徵之一，C++中虛擬函式的唯一用處就是構成多型。

C++提供多型的目的是：可以通過基類指標對所有派生類（包括直接派生和間接派生）的成員變數和成員函式進行“全方位”的訪問，尤其是成員函式。如果沒有多型，我們只能訪問成員變數。

前面我們說過，通過指標呼叫普通的成員函式時會根據指標的型別（通過哪個類定義的指標）來判斷呼叫哪個類的成員函式，但是通過本節的分析可以發現，這種說法並不適用於虛擬函式，虛擬函式是根據指標的指向來呼叫的，指標指向哪個類的物件就呼叫哪個類的虛擬函式。

但是話又說回來，物件的記憶體模型是非常乾淨的，沒有包含任何成員函式的資訊，編譯器究竟是根據什麼找到了成員函式呢？我們將在《C++虛擬函式表vtable以及動態繫結》一節中給出答案。

藉助引用也可以實現多型

引用在本質上是通過指標的方式實現的，這一點已在《引用在本質上是什麼，它和指標到底有什麼區別》中進行了講解，既然藉助指標可以實現多型，那麼我們就有理由推斷：藉助引用也可以實現多型。

修改上例中 main() 函式內部的程式碼，用引用取代指標：

1. int main(){
2. Peoplep("王志剛", 23);
3. Teachert("趙巨集佳", 45, 8200);
4. People&rp = p;
5. People&rt = t;
6. rp.display();
7. rt.display();
8. return 0;
9. }

執行結果：
王志剛今年23歲了，是個無業遊民。
趙巨集佳今年45歲了，是一名教師，每月有8200元的收入。

由於引用類似於常量，只能在定義的同時初始化，並且以後也要從一而終，不能再引用其他資料，所以本例中必須要定義兩個引用變數，一個用來引用基類物件，一個用來引用派生類物件。從執行結果可以看出，當基類的引用指代基類物件時，呼叫的是基類的成員，而指代派生類物件時，呼叫的是派生類的成員。

不過引用不像指標靈活，指標可以隨時改變指向，而引用只能指代固定的物件，在多型性方面缺乏表現力，所以以後我們再談及多型時一般是說指標。本例的主要目的是讓讀者知道，除了指標，引用也可以實現多型。

多型的用途

通過上面的例子讀者可能還未發現多型的用途，不過確實也是，多型在小專案中鮮有有用武之地。

接下來的例子中，我們假設你正在玩一款軍事遊戲，敵人突然發動了地面戰爭，於是你命令陸軍、空軍及其所有現役裝備進入作戰狀態。具體的程式碼如下所示：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
3. //軍隊
4. classTroops{
5. public:
6. virtual void fight(){ cout<<"Strike back!"<<endl; }
7. };
8. //陸軍
9. classArmy: public Troops{
10. public:
11. void fight(){ cout<<"--Army is fighting!"<<endl; }
12. };
13. //99A主戰坦克
14. class_99A: public Army{
15. public:
16. void fight(){ cout<<"----99A(Tank) is fighting!"<<endl; }
17. };
18. //武直10武裝直升機
19. classWZ_10: public Army{
20. public:
21. void fight(){ cout<<"----WZ-10(Helicopter) is fighting!"<<endl; }
22. };
23. //長劍10巡航導彈
24. classCJ_10: public Army{
25. public:
26. void fight(){ cout<<"----CJ-10(Missile) is fighting!"<<endl; }
27. };
28. //空軍
29. classAirForce: public Troops{
30. public:
31. void fight(){ cout<<"--AirForce is fighting!"<<endl; }
32. };
33. //J-20隱形殲擊機
34. classJ_20: public AirForce{
35. public:
36. void fight(){ cout<<"----J-20(Fighter Plane) is fighting!"<<endl; }
37. };
38. //CH5無人機
39. classCH_5: public AirForce{
40. public:
41. void fight(){ cout<<"----CH-5(UAV) is fighting!"<<endl; }
42. };
43. //轟6K轟炸機
44. classH_6K: public AirForce{
45. public:
46. void fight(){ cout<<"----H-6K(Bomber) is fighting!"<<endl; }
47. };
48. int main(){
49. Troops*p = new Troops;
50. p ->fight();
51. //陸軍
52. p = new Army;
53. p ->fight();
54. p = new _99A;
55. p -> fight();
56. p = new WZ_10;
57. p -> fight();
58. p = new CJ_10;
59. p -> fight();
60. //空軍
61. p =

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