C++：多态与虚函数,纯虚函数

1.多态的机制与虚函数的机制

1.1 多态的机制

1.当在类中使用virtual声明一个函数为虚函数时，在编译时，编译器会自动在基类中默默地安插一个虚函数表指针，同时的.rodata段为这类生成一张虚函数表，用来保存类中的虚函数的地址。

2.当继承发生时，父类中的虚指针就被子类给继承了下来，所以他的类对象空间就增大了一个指针的大小。

3.当子类构造对象时，这根继承而来的虚指针，将会在子类的构造函数中被重新赋值，所赋的值即为子类类中产生的虚函数表地址。

4.当使用父类指针或引用，对虚函数进行调用时，通过这个虚函数表指针，在虚函数表中查找虚函数的地址，从而调用不同类的虚函数。

1.2 虚函数的机制

虚函数的意义何在？就是用来承接动态多态的。他是如何承接这种动态多态机制的呢？

当子类之中函数与父类之中的虚函数重名时，且返回值与形参列表都一致时，将是对父类虚函数的重写。当在子类重写虚函数时，将会把虚函数表中的父类的虚函数地址覆盖掉。

注释:虚函数的具体可以去看主页文章，单继承与多进程

1.3虚函数表的结构图

1.4 动态多态实现的三个前提件（很重要）

1.有继承关系
2.基类中有虚函数，且子类重写虚函数
3.基类指针或引用，指向或引用父类对象，就会形成动态多态

2.多态实例应用

#include <iostream>

using namespace std;
class Driver{
public:
    virtual void show_info()
    {
        cout<<"我是司机"<<endl;
    }
};

class Bwm:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是宝马"<<endl;
    }
};

class Benchi:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是奔驰"<<endl;
    }
};

class Tuolaji:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是拖拉机"<<endl;
    }
};

class Kai
{
public:
    void kaiche(Driver& p)
    {
        p.show_info();
    }

};

int main()
{
    Bwm bwm;
    Tuolaji tuolaji;
    Benchi benchi;

    Kai p;
    p.kaiche(tuolaji);
    p.kaiche(benchi);
    p.kaiche(benchi);


    return 0;
}

结果图:

3.多态的巨大问题与虚析构

3.1代码举例说明

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的构造"<<endl;
    }

    ~A()
    {
        cout<<"A的析构"<<endl;
    }

    virtual void show_info()
    {
        cout<<"爱吃饭"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的构造"<<endl;
    }

    ~B()
    {
        cout<<"B的析构"<<endl;
    }

    void show_info()
    {
        cout<<"爱吃糖"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();

    delete a;
    return 0;
}

结果图：

 由图可知：当用虚函数实现多态的时候，子类的的析构无法进行。

所以我们应该怎么解决呢？

3.2代码实现

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的构造"<<endl;
    }

    virtual~A()
    {
        cout<<"A的析构"<<endl;
    }

    virtual void show_info()
    {
        cout<<"爱吃饭"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的构造"<<endl;
    }

    ~B()
    {
        cout<<"B的析构"<<endl;
    }

    void show_info()
    {
        cout<<"爱吃糖"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();

    delete a;
    return 0;
}

结果图：

所以，为了避免子类的析构无法执行而造成的内存泄漏问题，应该把最远端父类的析构函数定义为虚析构。虚析构的语法即是在最远端父类的析构函数名前 加virtual进行修饰即可。

 虚析构如下：

virtual~A()
    {
        //虚析构的定义形式。
    }

4.纯虚函数与抽象类

4.1纯虚函数语法格式：

class + 类名
{
  public:
      virtual void showInfo() = 0;  
};

4.2纯虚函数的定义

在类中定义一个没有函数体的虚函数就叫做纯虚函数。类中有纯虚函数的类就叫做抽象类。抽象类被人称接口类。这个纯虚函数只有一个函数名做为函数功能的表现，而没有函数体的实现。纯虚函数必须在子类之中进行实现，如果继承的子类没有实现父类的纯虚函数，那么这个子类也将成员抽象类。抽象类是不可以定义对象的。纯虚函数也叫接口类中的接口。

4.3抽象类的应用实例

#include <iostream>

using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void show_info()=0;

    virtual void goshopping()=0;
};

class B:public A
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我是大哥"<<endl;
    }

    void goshopping()
    {
        cout<<"我是小弟"<<endl;
    }
};

int main()
{
   A* a=new B;
   a->show_info();
   a->goshopping();
    return 0;
}