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多态(Polymophism)

编译时多态(Compile-time polymorphism): 指的是通过编译器实现的多态。包含"函数重载"和"模板"的实现
运行时多态(Runtime polymorphism): 指的是运行时实现的多态。主要指通过虚函数实现的多态。

基类指针(引用)指向子类对象实现多态

#include <iostream>
#include <string_view>
class Base
{
protected:int m_value{};public:Base(int value): m_value{ value }{}virtual ~Base() = default;virtual std::string_view getName() const { return "Base"; }int getValue() const { return m_value; }
};class Derived: public Base
{
public:Derived(int value): Base{ value }{}std::string_view getName() const override { return "Derived"; }
};int main()
{Derived derived{ 5 };std::cout << "derived is a " << derived.getName() << " and has value " << derived.getValue() << '\n';Base& ref{ derived };std::cout << "ref is a " << ref.getName() << " and has value " << ref.getValue() << '\n';Base* ptr{ &derived };std::cout << "ptr is a " << ptr->getName() << " and has value " << ptr->getValue() << '\n';return 0;
}

derived is a Derived and has value 5
ref is a Derived and has value 5
ptr is a Derived and has value 5

不要在构造函数或者析构函数中调用虚函数

因为在构造基类时，子类对象还没有被创建。在析构基类时，子类对象已经被析构。

为什么不能滥用虚函数

如果类中含有一个或多个虚函数，则构建对象时需要额外的空间来存放相关的指针，寻址虚函数比普通函数更耗性能。

使用virtual, override预防未知bug

在base class的虚函数前加virtual关键字
在子类的虚函数(包含析构函数)后加override描述符（不用加virtual）,可以在编译期间就能发现程序潜在的问题

#include <string_view>
class A
{
public:virtual std::string_view getName1(int x) { return "A"; }virtual std::string_view getName2(int x) { return "A"; }virtual std::string_view getName3(int x) { return "A"; }
};class B : public A
{
public:std::string_view getName1(short int x) override { return "B"; } // compile error, function is not an overridestd::string_view getName2(int x) const override { return "B"; } // compile error, function is not an overridestd::string_view getName3(int x) override { return "B"; } // okay, function is an override of A::getName3(int)};

使用final描述符限制函数或者类的继承

final function

#include <string_view>
class A
{
public:virtual std::string_view getName() const { return "A"; }
};class B : public A
{
public:// note use of final specifier on following line -- that makes this function not able to be overridden in derived classesstd::string_view getName() const override final { return "B"; } // okay, overrides A::getName()
};class C : public B
{
public:std::string_view getName() const override { return "C"; } // compile error: overrides B::getName(), which is final
};

final class

#include <string_view>
class A
{
public:virtual std::string_view getName() const { return "A"; }
};class B final : public A // note use of final specifier here
{
public:std::string_view getName() const override { return "B"; }
};class C : public B // compile error: cannot inherit from final class
{
public:std::string_view getName() const override { return "C"; }
};

重载(overloading) vs 重写(overriding)

重载： 同一作用域类的多个同名函数，通过传递不同的参数值，产生不同的行为
重写： 存在于子类和父类之间，基类指针指向子类对象，子类的行为覆盖了父类的行为

虚函数表(virtual table)

1. 虚函数表是在做动态绑定(dynamic/late binding)时,处理函数调用时的查找表。
2. 每个包含虚函数的类都有一张虚函数表，该表在编译时已经建立好。表中包含该类的对象可以访问的所有虚函数的entry。
3. entry是一个函数指针，指向该类可以访问的最深层(most-derived)的函数
4. 编译器给基类添加了一个隐藏的成员变量，虚指针：*__vptr. 虚指针在对象构建时被赋值，指向该类的虚函数表。
   

虚函数调用过程

1. 使用*__vptr获取虚函数表
2. 在虚函数表中找到对于的function
3. 调用function
   因此会比常规非虚函数调用慢一点。

Reference:

https://www.learncpp.com/