정적 다형성은 동적 다형성 및 가상 함수와 관련이 있습니다.
- 大家讲道理원래의
- 2017-04-19 11:30:461719검색
다형성이란
말 그대로 여러 형태를 의미합니다. 다형성(polymorphism)이라는 단어는 원래 그리스어에서 유래되었으며, 그 의미는 "다중 형태"이며, 이는 다양한 형태나 모양이 있는 상황을 의미합니다. C++ 언어에서 다형성은 더 넓은 범위의 의미를 갖습니다. C++ 입문서에서는 상속 관계가 있는 여러 유형을 다형성 유형이라고 합니다. 이러한 유형의 차이점을 신경 쓰지 않고 "다양한 형태"를 사용할 수 있기 때문입니다. Baidu Encyclopedia에서는 객체 지향 언어에서 인터페이스의 다양한 구현이 다형성이라고 언급합니다. 인용문Charlie Calverts의 다형성 설명 - 다형성은 상위 개체를 하나 이상의 하위 개체와 동일하게 설정할 수 있는 기술입니다. 할당 후 상위 개체는 현재 개체를 기반으로 할 수 있습니다. 하위 개체에 지정된 할당 속성은 다르게 동작합니다. 간단히 말하면 한 문장입니다. 하위 클래스 유형의 포인터를 상위 클래스 유형의 포인터에 할당할 수 있습니다. 다형성은 가상 함수를 통해 Object Pascal과 C++ 모두에서 구현됩니다.
개념 설명만으로는 깊고 명확하게 이해하는 것이 불가능합니다. 아래에서 자세히 분석해 보겠습니다.
1. 객체 유형
여기에 언급된 객체 유형은 다음 그림에 반영될 수 있습니다. 
코드 예제를 통해 설명하겠습니다
1 class Derived1:public Base 2 {}; 3 class Derived2:public Base 4 {}: 5 int main() 6 { 7 Derived1* p1 = new Derived1; 8 Base = p1; 9 Derived2* p2 = new Derived1;10 Base = p2;11 return = p212 }
정적 유형은 컴파일 타임에 항상 알려지며, 변수가 선언될 때의 유형이거나 표현식 ;동적 유형은 변수나 표현식으로 표현되는 메모리의 객체 유형입니다. 동적 유형은 런타임까지 알려지지 않습니다.
정적 다형성은 정적 바인딩 또는 초기 바인딩이라고도 합니다. 컴파일러는 함수 인수의 유형을 기반으로 어떤 함수를 호출할지 추론할 수 있으며(암시적
유형 변환을 수행할 수도 있음), 해당 함수가 있으면 해당 함수를 호출합니다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생합니다.
1 int Add(int left,int right) 2 { 3 return left + right; 4 } 5 float Add(float left, float right) 6 { 7 return left + right; 8 } 9 int main()10 {
11 cout<<Add(1,2)<<endl; //调用int Add()函数12 cout<<Add(1.34f,3.21f)<<endl; //调float Add()函数13 return 0;14 }여기에서는 오버로딩을 정적 다형성으로 분류합니다. 오버로딩의 구현은 다음과 같습니다. 컴파일러는 함수의 서로 다른 매개변수 목록을 기반으로 동일한 이름을 가진 함수의 이름을 수정합니다. 그런 다음 동일한 이름을 가진 이러한 함수는 (적어도 컴파일러의 경우) 다른 함수가 됩니다. 함수 호출은 컴파일러 간에 결정되었으며 정적입니다(정적임을 기억하세요). 즉, 해당 주소는 컴파일 타임에 바인딩됩니다(조기 바인딩). 일부 사람들은 오버로딩이 단지 언어 기능일 뿐이며 다형성이나 객체 지향과는 아무런 관련이 없다고 결론을 내리는 것은 바로 이러한 오버로딩의 특성 때문입니다. 객체지향 프로그래밍을 기반으로 오버로딩이라는 개념은 "객체지향 프로그래밍 "에 속하지 않습니다. 그러나 다형성은 상대적으로 광범위한 개념입니다. 이해를 돕기 위해 여기서는 다형성의 및 기타 부분에 대한 자세한 분석이 완료된 후에 다루겠습니다. 동적 다형성
동적 바인딩: 프로그램 실행 중(컴파일 중 아님) 참조된 개체의 실제 유형을 결정하고 실제 유형에 따라 해당 메서드를 호출합니다. virtual 키워드를 사용하여 클래스의 멤버 함수를 수정하는 경우 이는 해당 함수가 가상 함수이고 파생 클래스를 다시 구현해야 하며 컴파일러가 동적 바인딩을 구현함을 나타냅니다.
FunTest1( cout << << FunTest2( cout << << FunTest3( cout << << FunTest4( cout << << CDerived : FunTest1( cout << << FunTest2( cout << << FunTest3( _iTest1) { cout << << FunTest4( _iTest1, cout << << CBase* pBase = pBase->FunTest1( pBase->FunTest2( pBase->FunTest3( pBase->FunTest4( }
기본 클래스에 정의된 함수를 호출하기 위해 기본 클래스 포인터나 참조를 사용할 때 함수의 실제 객체가 어떤 유형인지 알 수 없습니다. is 입니다. 기본 클래스의 객체일 수도 있고 파생 클래스의 객체일 수도 있기 때문입니다. 함수가 가상 함수인 경우 런타임까지 어떤 버전이 실행되는지 알 수 없습니다. 참조 또는 포인터가 바인딩된 개체의 실제 유형을 기반으로 판단됩니다.
, 정적 유형 함수, 친구 함수, 인라인 함수 및 가상 함수
CTest& =( CTest& * fri end voi d FunTestFri end() ; 12 }
什么是虚函数
其实在前面的虚拟继承中我们已经用到了虚函数这个概念，在那里我们是为了解决菱形普通继承中访问二义性的问题，但在多态中，他有更大的作用。百度百科中对虚函数是这么说的：在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数，用法格式为：virtual 函数返回类型 函数名（参数表） {函数体}；实现多态性，通过指向派生类的基类指针或引用，访问派生类中同名覆盖成员函数。形象的解释为“求同存异”，它的作用就是实现多态性。
简单地说，那些被virtual关键字修饰的成员函数，就是虚函数。虚函数的作用，用专业术语来解释就是实现多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离；用形象的语言来解释就是实现以共同的方法，但因个体差异，而采用不同的策略。
1 class A 2 { 3 public: 4 virtual void print(){cout<<"This is A"<<endl;} 5 }; 6 class B : public A 7 { 8 public: 9 void print(){cout<<"ThisisB"<<endl;}10 };11 int main()12 {13 A a;14 B b;15 A *p1 = &a;16 A *p2 = &b;17 p1->print();18 p2->print();19 return 0;20 }
毫无疑问，class A的成员函数print（）已经成了虚函数，那么class B的print（）成了虚函数了吗？回答是Yes，我们只需在把基类的成员函数设为virtual，其派生类的相应的函数也会自动变为虚函数。所以，class B的print()也成了虚函数。那么对于在派生类的相应函数前是否需要用virtual关键字修饰，那就是你自己的问题了（语法上可加可不加，不加的话编译器会自动加上，但为了阅读方便和规范性，建议加上）。
运行代码，输出的结果是This is A和This is B。
总结：指向基类的指针在操作它的多态类对象时，会根据不同的类对象，调用其相应的函数，这个函数就是虚函数。
析构函数与虚函数
当在析构函数前面加virtual关键字时报错：
，我们来分析一下原因。
1、虚函数的执行依赖于虚函数表。而虚函数表在构造函数中进行初始化工作，即初始化vptr，让他指向正确的虚函数表。而在构造对象期间，虚函数表还没有被初 始化，将无法进行。
2、构造一个对象的时候，必须知道对象的实际类型，而虚函数行为是在运行期间确定实际类型的。而在构造一个对象时，由于对象还未构造成功。编译器无法知道对象 的实际类型，是该类本身，还是该类的一个派生类，或是更深层次的派生类。无法确定。
虚函数的意思就是开启动态绑定，程序会根据对象的动态类型来选择要调用的方法。然而在构造函数运行的时候，这个对象的动态类型还不完整，没有办法确定它到底是什么类型，故构造函数不能动态绑定。（动态绑定是根据对象的动态类型而不是函数名，在调用构造函数之前，这个对象根本就不存在，它怎么动态绑定？）
编译器在调用基类的构造函数的时候并不知道你要构造的是一个基类的对象还是一个派生类的对象。
静态类型函数与虚函数
当我们在静态类型函数前加virtual关键字时报错：
分析：
1、 static成员不属于任何类对象或类实例，所以即使给此函数加上virutal也是没有任何意义的。
2、static函数没有this指针，并且不会进入虚函数表的。当通过指针或者引用调用时根本无法把this指针传递给static函数，从而无法体现出多态。静态成员函数与普通成员函数的差别就在于缺少this指针，没有这个this指针自然也就无从知道name是哪一个对象的成员了。
友元函数与虚函数
当我们在友元函数前加virtual关键字时报错：
因为C++不支持友元函数的继承，对于没有继承特性的函数没有虚函数的说法。
内联成员函数与虚函数
内联函数就是为了在代码中直接展开，减少函数调用花费的代价，虚函数是为了在继承后对象能够准确的执行自己的动作，这是不可能统一的。（再说了，inline函数在编译时被展开，虚函数在运行时才能动态的邦定函数）
赋值运算符的重载与虚函数
当我们把赋值运算符的重载定义为虚函数时编译可以通过，但是一般不建议这么做虽然可以将operator=定义为虚函数， 但使用时容易混淆。
1、无法给派生类的自有成员赋值；
2、调用虚函数要进行查虚表等一系列操作，效率下降。
析构函数与虚函数
析构函数设为虚函数的作用:在类的继承中，如果有基类指针指向派生类，那么用基类指针delete时，如果不定义成虚函数，派生类中派生的那部分无法析构。
1 #include <stdafx.h> 2 #include <stdio.h> 3 class A 4 { 5 public: 6 A(); 7 virtual~A(); 8 }; 9 A::A()10 {}11 A::~A()12 {13 printf("Delete class APn");14 }15 class B : public A16 {17 public:18 B();19 ~B();20 };21 B::B()22 { }23 B::~B()24 {25 printf("Delete class BPn");26 }27 int main(int argc, char* argv[])28 {29 A *b=new B;30 delete b;31 return 0;32 }
输出结果为：Delete class B Delete class A
如果把A的virtual去掉：那就变成了Delete class A也就是说不会删除派生类里的剩余部分内容，也即不调用派生类的虚函数
析构函数总结：
1. 如果我们定义了一个构造函数，编译器就不会再为我们生成默认构造函数了。
2. 编译器生成的析构函数是非虚的，除非是一个子类，其父类有个虚析构，此时的函数虚特性来自父类。
3. 有虚函数的类，几乎可以确定要有个虚析构函数。
4. 如果一个类不可能是基类就不要申明析构函数为虚函数，虚函数是要耗费空间的。
5. 析构函数的异常退出会导致析构不完全，从而有内存泄露。最好是提供一个管理类，在管理类中提供一个方法来析构，调用者再根据这个方法的结果决定下一步的操作。
6. 在构造函数不要调用虚函数。在基类构造的时候，虚函数是非虚，不会走到派生类中，既是采用的静态绑定。显然的是：当我们构造一个子类的对象时，先调用基类的构造函数，构造子类中基类部分，子类还没有构造，还没有初始化，如果在基类的构造中调用虚函数，如果可以的话就是调用一个还没有被初始化的对象，那是很危险的，所以C++中是不可以在构造父类对象部分的时候调用子类的虚函数实现。但是不是说你不可以那么写程序，你这么写，编译器也不会报错。只是你如果这么写的话编译器不会给你调用子类的实现，而是还是调用基类的实现。
7.在析构函数中也不要调用虚函数。在析构的时候会首先调用子类的析构函数，析构掉对象中的子类部分，然后在调用基类的析构函数析构基类部分，如果在基类的析构函数里面调用虚函数，会导致其调用已经析构了的子类对象里面的函数，这是非常危险的。
8. 记得在写派生类的拷贝函数时，调用基类的拷贝函数拷贝基类的部分。
总结：
1、 派生类重写基类的虚函数实现多态， 要求函数名 、 参数列表、 返回值完全相同。 (协变除外)。
2、 基类中定义了 虚函数， 在派生类中该函数始终保持虚函数的特性。
3、 只 有类的非静态成员 函数才能定义为虚函数， 静态成员 函数不能定义为虚函数。
4、 如果在类外定义虚函数， 只 能在声明函数时加virtual关键字， 定义时不用加。
5、 构造函数不能定义为虚函数， 虽然可以将operator=定义为虚函数， 但最好不要这么做， 使用时容易混淆。
6、 不要在构造函数和析构函数中调用虚函数， 在构造函数和析构函数中， 对象是不完整的， 可能会出现未定义的行为。
7、 最好将基类的析构函数声明为虚函数。 ( 因为派生类的析构函数跟基类的析构函数名称不一样， 但是构成覆盖， 这里编译器做了特殊处理)
8、 虚表是所有类对象实例共用的。
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