C++中的多态与虚函数的内部实现方法
1、什么是多态
多态性可以简单概括为“一个接口，多种行为”。
也就是说，向不同的对象发送同一个消息， 不同的对象在接收时会产生不同的行为（即方法）。也就是说，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。所谓消息，就是调用函数，不同的行为就是指不同的实现，即执行不同的函数。这是一种泛型技术，即用相同的代码实现不同的动作。这体现了面向对象编程的优越性。
多态分为两种：
（1）编译时多态：主要通过函数的重载和模板来实现。
（2）运行时多态：主要通过虚函数来实现。
2、几个相关概念
（1）覆盖、重写（override）
override指基类的某个成员函数为虚函数，派生类又定义一成员函数，除函数体的其余部分都与基类的成员函数相同。注意，如果只是函数名相同，形参或返回类型不同的话，就不能称为override，而是hide。
（2）重载（overload）
指同一个作用域出生多个函数名相同，但是形参不同的函数。编译器在编译的时候，通过实参的个数和类型，选择最终调用的函数。
（3）隐藏（hide）
分为两种：
1）局部变量或者函数隐藏了全局变量或者函数
2）派生类拥有和基类同名的成员函数或成员变量。
产生的结果：使全局或基类的变量、函数不可见。
3、几个简单的例子
/******************************************************************************************************
* File:PolymorphismTest
* Introduction:测试多态的一些特性。
* Author:CoderCong
* Date:20141114
* LastModifiedDate:20160113
*******************************************************************************************************/
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void foo()
{
printf("1\n");
}
virtual void fun()
{
printf("2\n");
}
};
class B : public A
{
public:
void foo() //由于基类的foo函数并不是虚函数，所以是隐藏，而不是重写
{
printf("3\n");
}
void fun() //重写
{
printf("4\n");
}
};
int main(void)
{
A a;
B b;
A *p = &a;
p->foo(); //输出1。
p->fun(); //输出2。
p = &b;
p->foo(); //输出1。因为p是基类指针，p->foo指向一个具有固定偏移量的函数。也就是基类函数
p->fun(); //输出4。多态。虽然p是基类指针，但实际上指向的是一个子类对象。p->fun指向的是一个虚函数。按照动态类型，调用子类函数
return 0;
}
4、运行时多态以及虚函数的内部实现
看了上边几个简单的例子，我恍然大悟，原来这就是多态，这么简单，明白啦！
好，那我们再看一个例子：
class A
{
public:
virtual void FunA()
{
cout << "FunA1" << endl;
};
virtual void FunAA()
{
cout << "FunA2" << endl;
}
};
class B
{
public:
virtual void FunB()
{
cout << "FunB" << endl;
}
};
class C :public A, public B
{
public:
virtual void FunA()
{
cout << "FunA1C" << endl;
};
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
C objC;
A *pA = &objC;
B *pB = &objC;
C *pC = &objC;
printf("%d %d\n", &objC, objC);
printf("%d %d\n", pA, *pA);
printf("%d %d\n", pB, *pB);
printf("%d %d\n", pC, *pC);
return 0;
}
运行结果：
5241376 1563032
5241376 1563032
5241380 1563256
5241376 1563032
细心的同志一定发现了pB出了问题，为什么明明都是指向objC的指针，pB跟别人的值都不一样呢？
是不是编译器出了问题呢？
当然不是！我们先讲结论：
（1）每一个含有虚函数的类，都会生成虚表(virtual table)。这个表，记录了对象的动态类型，决定了执行此对象的虚成员函数的时候，真正执行的那一个成员函数。
（2）对于有多个基类的类对象，会有多个虚表，每一个基类对应一个虚表，同时，虚表的顺序和继承时的顺序相同。
（3）在每一个类对象所占用的内存中，虚指针位于最前边，每个虚指针指向对应的虚表。
先从简单的单个基类说起：
class A
{
public:
virtual void FunA()
{
cout << "FunA1" << endl;
}
virtual void FunA2()
{
cout << "FunA2" << endl;
}
};
class C :public A
{
virtual void FunA()
{
cout << "FunA1C" << endl;
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
A *pA = new A;
C *pC = new C;
typedef void (*Fun)(void);
Fun fun= (Fun)*((int*)(*(int*)pA));
fun();//pA指向的第一个函数
fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pA) +1);
fun();//pA指向的第二个函数
fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pC));
fun();//pC指向的第一个函数
fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pC) + 1);
fun();//pC指向的第二个函数
return 0;
}
运行结果：
FunA2
FunA1C
FunA2
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
C objC;
A *pA = &objA;
B *pB = &objC;
C *pC = &objC;
typedef void (*Fun)(void);
Fun fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pC));
fun();//第一个表第一个函数
fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pC)+1);
fun();//第一个表第二个函数
fun = (Fun)*((int*)(*((int*)pC+1)));
fun();<span style="white-space:pre"> </span>//第二个表第一个函数
fun = (Fun)*((int*)(*(int*)pB));
fun();//pB指向的表的第一个函数
return 0;
}
哈哈，和我们的猜测完全一致：
FunA2
FunB
FunB
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