1.运行时多态

下面就是运行时多态的简单例子。

#include
    
     using namespace std;class Base{public:    virtual void show() { cout<<" In Base \n"; }};  class Derived: public Base{public:    void show() { cout<<"In Derived \n"; }};int main(void){    Base *bp = new Derived;    bp->show();  // 运行时多态    return 0;}

运行结果：

In Derived

上面程序中最主要的一点是，使用了一个基类指针来调用子类的成员函数。虚函数的调用不依赖调用它的指针或引用本身的类型，而取决于引用或指针所指向的对象类型。

2.虚函数作用

虚函数允许用户创建一系列基类指针并且调用子类的方法，不需要知道子类对象的类型。

例如，某公司的员工管理系统，存在一个基类Employee，包括多个虚函数如raiseSalary()，transfer()，promote()等。不同类型的员工如Manager，Engineer等，可能有它们自己独立的虚函数实现。

这样使用此系统时，只需传递一系列employees，并调用合适的方法。例如，当需要加工资时(raiseSalary)，只需要遍历这个employees列表即可。每个员工可能有它自己的实现逻辑，但用户不需要关注。

class Employee{public:    virtual void raiseSalary() {}    virtual void promote() {}};class Manager: public Employee {    virtual void raiseSalary() {}    virtual void promote() {}};void globalRaiseSalary(Employee* emp[], int n){    for(int i = 0; i < n; i++) {        emp[i]->raiseSalary(); // 多态调用: 调用raiseSalary()。                               // 根据的是实际对象, 而不是指针类型    }}

像globalRaiseSalary()函数，基于一系列employee对象基础上，可以实现很多的操作，无需知道实际对象的类型。

虚函数机制是非常有用的，像Java语言就默认所有方法都为虚函数。

3.虚函数原理

编译器如何处理这种运行时才确定的行为呢？主要依靠两个方面来支持这种行为：

记录函数指针的一张表。

每个类维护一个虚表。

指向虚表vtable的指针。

每个对象拥有一个vptr。

编译器会在两个地方添加额外代码来维护以及使用vptr。

1)每个构造函数中添加代码

这份代码会在每个对象中创建一个vptr，并且将vptr指向类的vtable。

2)多态函数调用时添加代码

例如，第1节代码中的bp->show()。

只要一个多态的调用出现在某个地方，编译器会在那里插入代码来首先查找vptr，使用基类指针或引用(上面代码中，因为指针所指向的是子类，则访问的是子类的vptr)。

一旦获取到了vptr，子类的vtable就能访问到了。使用vtable，就能访问并调用到子类的show()函数了。

这种机制是否为C++实现运行时多态的标准方法？

C++标准并没有明确要求如何实现运行时多态，但是各编译器基本上都基于这种机制，加入小的修改。

更多参考:

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