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C++多态的实现原理

2023-06-26 11:09:01 深夜i -- --

C++ 多态实现原理虚函数动态绑定

C++是一种面向对象的编程语言，支持多态性的特性。在C++中，多态是指同一种操作符在不同的对象上具有不同的含义。C++多态的实现原理主要涉及虚函数、虚表和虚指针。

虚函数是一种可以被子类重载的函数，在声明时使用virtual关键字。虚函数的作用是为了实现多态的特性，使得子类可以根据自身的特点来重写父类的函数。

虚表是一个存放虚函数地址的表，每个包含虚函数的类都有自己的虚表。虚表的作用是在程序编译时为虚函数提供一个统一的接口，用于子类重写父类的虚函数。

虚指针是一个指向虚表的指针，每个包含虚函数的类都有自己的虚指针。虚指针的作用是指示对象所属的类的虚表地址，从而在程序运行时调用正确的虚函数。

当程序创建一个对象时，对象会被分配一个虚指针，该指针指向该对象所属类的虚表。当调用该对象的虚函数时，程序会根据对象的虚指针找到该对象所属类的虚表地址，并通过虚表地址找到正确的函数地址，从而调用正确的虚函数。

下面是一个简单的例子，展示了C++多态的实现原理：


#include <iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
  virtual void speak()
    cout << "Animal speaks." << endl;
  
};
class Dog : public Animal {
public:
  void speak()
    cout << "Dog barks." << endl;
  
};
int main() {
  Animal* animal = new Dog;
  animal->speak();  //输出"Dog barks."
  delete animal;
  return 0;
}

在上面的例子中，Animal类是基类，定义了一个虚函数speak()。Dog类是派生类，继承了Animal类，并重载了speak()函数。在main函数中，创建了一个Dog对象，并把该对象的地址赋值给Animal类型的指针。调用animal->speak()时，程序会根据animal对象的虚指针找到Dog类的虚表，并调用Dog类中重载的speak()函数，输出"Dog barks."。

总的来说，C++多态的实现原理是通过虚函数、虚表和虚指针来实现的。这种实现方式使得程序可以根据对象的类型来调用正确的函数，从而实现了多态的特性。在实际开发中，合理运用多态性可以大大提高程序的可扩展性和灵活性。

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