C++_多型（深入理解虛擬函式表）
目錄
1. 什麼是多型
多型的概念：通俗來說，就是多種形態，具體點就是去完成某個行為，當不同的物件去完成時會產生出不同的狀態。
比如買票這個行為，當普通人買票時，是全價買票；學生買票時，是半價買票；軍人買票時是優先買票
2. 怎麼構成多型
並沒有構成多型，形參p物件，全部呼叫了Person類的成員函數。
2.1 多型與重寫
這時候就需要使用虛擬函式來構成多型。
梳理一下，多型的條件：
- 繼承類中，需要對虛擬函式進行重寫。
- 基礎類別的指標或者參照都去呼叫這個虛擬函式
而重寫的條件
3. 父子類中的函數都是虛擬函式。
4. 函數名引數返回值都要相同（有一個例外，那就是協變，基礎類別的虛擬函式返回基礎類別指標或參照。派生類指標或參照返回派生類指標或參照）
原本都會指向Person類的成員函數，但是當繼承類中對虛擬函式進行重寫，基礎類別的指標或參照去呼叫這個虛擬函式。此時這個指標或參照指向誰就呼叫誰的虛擬函式。這個基礎類別是個相對基礎類別。
即不滿足多型，p呼叫函數，p是什麼型別就呼叫哪個型別的函數。而滿足多型，基礎類別的指標或參照指向誰，就呼叫誰的虛擬函式。
但是注意，派生類中的虛擬函式可以不用寫virtual。會繼承下來，但是我覺得這是C++不嚴格的地方。顯示的帶上virtual更好。
2.2 虛擬函式重寫的兩個例外
2.2.1 協變
虛擬函式的返回值可以不相同，但是必須滿足，基礎類別的虛擬函式返回值為基礎類別的指標或參照，派生類的虛擬函式返回值為派生類的指標或參照。我們稱它為協變
2.2.2 解構函式
派生類的解構函式和基礎類別的解構函式實際是構成隱藏的，是因為編譯器將解構函式全部定義為destruct。解構函式沒有返回值，沒有引數，引數名相同。最好將基礎類別的解構函式定義為虛擬函式，那麼派生類的解構函式也會成為虛擬函式（最好加上virtual，不加也可以），構成重寫。
為什麼一定需要構成重寫呢？
假如有這樣一種場景
person型別的指標，指向一個student物件。那麼就會發生記憶體漏失
將函數宣告為虛擬函式，子類進行重寫。
此時不再看P的型別，而是看p指向的是什麼物件，然後呼叫student的解構函式，然後自動呼叫基礎類別的解構函式。
3. C++11中的兩個關鍵字
3.1 final
修飾一個函數，表示該函數不能被重寫（我們不寫，子類會預設帶上）
修飾一個類，表示該類不能被繼承
3.2 override
檢查派生類是否重寫了某個虛擬函式，如果沒有則報錯
4. 對比過載，重寫，重定義
5. 抽象類
5.1 抽象類無法範例化物件
在虛擬函式的後面寫上 =0 ，則這個函數為純虛擬函式。包含純虛擬函式的類叫做抽象類，抽象類是不能範例化出物件的。
而派生類直接繼承也不行（直接繼承你也是抽象類），必須在對它純虛擬函式進行重寫之後才能範例化出物件。
什麼適合被範例化出抽象類呢？人，植物，車，一些很寬泛的概念
，他們這個抽象類中有一些基本的概念，人的職業，植物的類別，車的品牌。然後讓派生類繼承，實現出具體的行為（人->教師，植物->牡丹，車->賓士）。
5.2 抽象類可以定義指標或者參照。
而這樣的行為也可以展現多型。因為派生類對函數完成了重寫，基礎類別的指標或者參照呼叫。
5.3 介面繼承與實現繼承
抽象類體現了介面繼承，介面繼承，當純虛擬函式是一個宣告的時候，我主要繼承你的，返回值，函數名，引數。
而實現繼承就是，你是一個完整的函數，我繼承你就是為了你裡面的實現，我不需要在寫，直接複用你的。
6. 多型的底層實現
32位元下，預設對齊數為4，此時類有一個虛擬函式表指標，還有一個int型別變數，所以sizeof大小為8。
6.1 虛擬函式表
6.1.1 父類別中的虛擬函式表
此時vfptr陣列指標，指向一個虛擬函式表，這個虛擬函式表實際上是一個陣列，他是一個虛擬函式指標陣列，即 陣列裡面儲存著指標，指標指向一個個函數。
當物件沒有初始化的時候，虛擬函式表也沒有初始化，說明物件裡面的虛擬函式表，是在物件初始化的地方才初始化的。他早早就已經建立，初始化就是把陣列首元素的值給你就好了。
時刻記住，虛擬函式表是一個指標陣列，一個個指標指向了程式碼段中的虛擬函式。func4不是虛擬函式，所以不在表內。
透過記憶體來看一下分佈
跟前面菱形繼承，沒有關係！！！！
菱形繼承是使用虛繼承來解決資料冗餘和二義性，使用虛基指標指向一個虛基表，虛基表裡面儲存著當前地址距離虛基礎類別物件的偏移量，讓原來的地址加偏移量就可以找到虛基礎類別物件。
而這裡的虛擬函式表指標，當物件初始化的時候，虛擬函式表也才會初始化，而且虛擬函式表只有一張。很顯然他是和虛擬函式一樣，都存在程式碼段中。
可以通過列印地址，來驗證
理論上可以 (int)b 但是不支援
可以看出顯然是和程式碼段更加接近。
雖然他是在物件初始化的時候初始化，那麼他是在什麼時候生成的呢，在編譯的時候生成的。
6.1.2 子類中的虛擬函式表
同一個型別用一張虛擬函式表，這個沒有問題。所以子類也是獨有一個虛擬函式表。需要注意的是，假如你多繼承，那就是繼承多張。繼承是複用，而不是共用。
所以可以這麼理解，子類直接將整個虛擬函式表深拷貝下來。當有虛擬函式被重寫，直接在上面覆蓋掉原來的虛擬函式地址。沒有被覆蓋的就留下。所以重寫是語法上的概念，而覆蓋是系統底層的概念。那假如子類一個虛擬函式都沒有重寫呢？雖然虛擬函式的地址都沒變，但是還會單獨生成一個虛擬函式表。
梳理一下，派生類虛表的生成過程，父類別中有虛擬函式，所以子類先會單獨生成一個虛擬函式表，然後深拷貝下來，假如子類重寫了某個虛擬函式，將重寫後的虛擬函式地址覆蓋原來的地址。沒有重寫的地址就不變。
7. 多型的原理
怎麼實現的多型呢？子類中重寫了父類別的虛擬函式，指向或參照子類物件的父類別的指標或參照呼叫這個虛擬函式。
為什麼麼非得是指標或參照呢？
當你是一個普通物件。那肯定是什麼型別就呼叫哪個型別的函數。
A a 或 B b
即使發生切片 ，由於a物件裡面永遠是基礎類別的虛擬函式表，他想實現多型都沒處實現
A a=b
而基礎類別型別指標或參照，指向一個子類物件，這時看到的就是子類物件的虛擬函式表。這樣就能呼叫子類的虛擬函式。
透過組合檢視
那麼假如有多個虛擬函式，我呼叫了不同的虛擬函式，底層是怎麼實現的呢？
也很簡單，按照順序+4位元組即可找到。而他的地址就是按宣告的順序放著的。
8. 靜態繫結與動態繫結
- 靜態繫結又稱為前期繫結(早繫結)，在程式編譯期間確定了程式的行為，也稱為靜態多型，比如：函數過載
- 動態繫結又稱後期繫結(晚繫結)，是在程式執行期間，根據具體拿到的型別確定程式的具體行為，呼叫具體的函數，也稱為動態多型。
所以什麼是多型呢？
多型分為靜態多型和動態多型，靜態多型編譯時就確定，動態多型是執行時在確定。
8.1 靜態多型
函數過載，例如
int i=1;
double j=1.1;
cout<<i;
cout<<j;
函數過載了double1型別和int型別，所以可以輸出不同型別。（當然，先實現了運運算元過載）。程式編譯期間確定了行為。
8.2 動態多型
子類對父類別的虛擬函式進行重寫，父類別的指標或參照呼叫這個虛擬函式。當程式執行起來時，才通過虛擬函式表來呼叫虛擬函式。
9. 多繼承中的虛擬函式表
單繼承中，剛才研究了，子類繼承父類別的虛擬函式表，假如有重寫了某個虛擬函式，會直接覆蓋掉地址，假如沒有重寫就保留。那麼假如子類自己新增了呢。
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base::Func1()" << endl;
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base::Func2()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
class Derive:public Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Derive::Func1()" << endl;
}
virtual void Func3()
{
cout << "Derive::Func3()" << endl;
}
void Func4()
{
cout << "Derive::Func4()" << endl;
}
private:
int _d = 2;
};
func1覆蓋，func2保留，自己寫的func3,func4在哪呢？
通過監視視窗看一下，好傢伙，func3,func4影子都沒有。
不用動腦子都知道，肯定是存在的，從記憶體角度看一下。
列印一下他的地址，但是該怎麼傳參呢。
然後main函數中可以呼叫，注意強轉
不太形象，怎麼能看出這是哪個函數呢？
其實我們既然拿到了函數的地址，那麼就可以突破限制，直接呼叫這個函數。（不在像以前一樣只有物件，或者其指標才能呼叫，那是語法上的概念）
兩個物件都呼叫一下，做個對比
這是子類新增的。
說清楚後，再來看多繼承下的虛擬函式表
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base::Func1()";
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base::Func2()";
}
private:
int _b = 1;
};
class Base1
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base1::Func1()";
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base1::Func2()";
}
private:
int _b1 = 2;
};
class Derive :public Base,public Base1
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Derive::Func1()";
}
virtual void Func3()
{
cout << "Derive::Func3()";
}
private:
int _d = 2;
};
int main()
{
Base b;
Base1 b1;
Derive d;
cout << sizeof(d) << endl;
return 0;
}
先口算一下，d有多大。d繼承,b和b1的兩個虛擬函式表，8+8+4=20，對齊數為4所以直接放。
列印出來確實是20.
子類重寫了，func1,繼承了func2,自己寫的一個虛擬函式func3。
透過監視視窗看到
-
func2處於下標1位置，一個是Base型別，一個是Base1型別，在兩個虛擬函式表中地址不同，這是正常的。
-
在前面我們知道由於子類自己寫的虛擬函式，但是監視視窗不顯示，繼承的func3,但是記憶體中是有對應地址的，第一個疑惑的點，那麼這個自己寫的虛擬函式地址會在這兩個虛擬函式表當中哪一個？還是都有呢？
-
第二個疑惑的點？子類重寫了繼承下來的func1，為啥是兩個地址，難道不該是一個地址直接覆蓋兩個虛擬函式表嗎？最詭異的是兩個地址，他還呼叫的是相同的函數
先解決第一個問題，在前面我們寫了一個列印虛擬函式表的函數，這裡在複用一下，看看他在哪？
可以看到，自己實現的那個虛擬函式，地址是放到了Base類的虛擬函式表之中。
而與此同時，第二個問題還是沒能得到解答，因為在記憶體中，重寫之後的Func1仍舊是兩個地址，但呼叫同一個。
然後在經過F10偵錯，執行的時候也確實是進入了同一個函數。
那在直接對它取地址，好傢伙，不得了了，3套地址。
所以這裡我們可以推理得，雖然虛擬函式表裡的地址不一樣，但是在組合層面他們會jmp到一個地址處完成對同一個函數的呼叫。
練習
第一題
B：虛擬函式表簡稱虛表，虛基表是為了解決菱形繼承引入的，裡面存的是偏移量
D正確，父類別和子類，甚至子類中沒有重寫任何虛擬函式，都會生成不同的虛擬函式表。
第二題
參數列初始化的順序是宣告的順序，因為是先繼承的B，在繼承的C。
假如先繼承的C，在繼承B，那麼就會列印 A C B D
第三題
p為B型別，當p去呼叫test,由於test沒有重寫，是直接繼承下來，所以裡面的函數原封不動，this指標型別仍然是A，此時把p賦值給A*的this，就相當於
那不是應該列印B->0嗎，錯，其實虛擬函式是一種介面繼承，他將你的引數，返回值，形參列表繼承下來所以B類中，形參的預設引數不起作用，還是A中的val=1，所以列印的是B->1。
問答題
- 行內函式可以是虛擬函式嗎？
可以，雖然行內函式編譯時展開，他沒有地址。
但是不好驗證的是，在預設debug版本不會展開，因為展開的話就不能偵錯了，內聯相比於宏的優點，就是可以偵錯，所以debug是有地址的，但是release版本下會展開，但又因為內聯只是一種建議，編譯器會取消內聯。通過組合可以看到release版本來應該展開的函數，卻有了地址。所以肯定是捨棄了優化。但是實際選擇題中還是根據其他選項的對錯，再來選擇。 - 靜態成員函數可以是虛擬函式嗎？
這肯定是不可以的，虛擬函式是為多型而生，多型的其中之一條件就是，父類別的指標或參照去呼叫這個虛擬函式，連this指標都沒有，沒法呼叫。 - 建構函式可以是虛擬函式嗎？
不可以，虛擬函式表在建構函式的參數列初始化。虛擬函式為多型而生，你想呼叫這個建構函式，但是物件都沒有初始化，虛擬函式表指標也沒有初始化，不能呼叫。 - 解構函式可以是虛擬函式嗎？
解構函式儘量寫成虛擬函式，因為普通定義場景沒有問題，假如定義一個基礎類別指標，指向一個子類物件A* a=new B;當delete a時不構成多型就只會呼叫A的解構函式，從而造成記憶體漏失。定義成虛擬函式，由於構成重寫(解構函式名destructor)，基礎類別的指標呼叫，所以構成多型，從而去呼叫B的解構函式，而B的解構函式又會自動呼叫A的解構函式。所以就解決了記憶體漏失問題。 - 虛擬函式表是在哪個階段生成？
編譯階段生成，儲存在程式碼段中，建構函式參數列中初始化。 - 隱藏，子類體現了實現繼承，多型中的重寫，子類體現了介面繼承。
- 在建構函式和解構函式中呼叫虛擬函式不會呈現多型性
假如滿足多型的條件，也不會呈現多型性，因為，在基礎類別構造的時候，子類還沒有初始化，那麼子類的虛擬函式表也就沒有初始化。而在解構函式中呼叫虛擬函式，父類別解構函式什麼時候執行呢，子類解構函式執行後，那麼子類已經執行解構函式了，虛擬函式表也不在了，所以都不會呈現多型。