1.多态的本质
多态性是面向对象编程的重要特性之一，它允许对象在不同情况下表现出不同的行为方式。在C++中，多态主要体现为两种形式：
- 编译期多态（静态绑定）：通过函数重载和模板实现，编译器根据参数类型在编译阶段确定调用哪个函数
- 运行时多态（动态绑定）：通过虚函数机制实现，程序在运行期间根据对象实际类型决定调用哪个函数
举例说明：当不同动物对象调用"发出声音"这个方法时，猫会发出"喵喵"声，狗会发出"汪汪"声，这就是典型的运行时多态表现。
2.多态的实现方式
2.1实现多态的必要条件
要实现真正的多态效果，必须满足以下两个关键条件：
1. 必须通过基类的指针或引用来调用虚函数
2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类中完成了对基类虚函数的重写
2.2虚函数详解
在类成员函数声明前添加virtual关键字，该函数即成为虚函数。需要注意的是，只有类成员函数才能声明为虚函数。
示例代码：
class Transport {
public:
virtual void ShowPrice() {
cout << "显示票价信息" << endl;
}
};
2.3虚函数重写规则
虚函数重写需要满足"三同"原则：
1. 函数名完全相同
2. 参数列表完全一致
3. 返回值类型相同（协变返回类型除外）
当派生类中的虚函数与基类虚函数满足上述条件时，就实现了虚函数的重写。
3.多态的特殊应用场景
3.1协变返回类型
在特定情况下，派生类重写虚函数时可以返回基类函数返回类型的派生类型。这种特性称为协变返回。
示例：
class Base {
public:
virtual Base* Clone() {
return new Base(*this);
}
};
class Derived : public Base {
public:
virtual Derived* Clone() override {
return new Derived(*this);
}
};
3.2析构函数的多态性
基类的析构函数应当声明为虚函数，这样才能确保通过基类指针删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数。
重要示例：
class ResourceHolder {
public:
virtual ~ResourceHolder() {
cout << "释放资源" << endl;
delete[] data;
}
protected:
int* data = new int[100];
};
4.现代C++的多态控制
C++11引入了两个重要关键字来更好地控制多态行为：
1. override：显式标记派生类中对基类虚函数的重写，帮助编译器检查重写是否正确
2. final：禁止派生类进一步重写某个虚函数
错误示例：
class Vehicle {
public:
virtual void Run() final {}
};
class Car : public Vehicle {
public:
virtual void Run() {} // 编译错误：不能重写final函数
};
5.三种重要概念辨析
- 重载(Overload)：
- 同一作用域内
- 函数名相同但参数不同
- 与返回值无关
- 重写/覆盖(Override)：
- 跨继承层次
- 函数签名完全一致
- 必须涉及虚函数
- 隐藏(Hiding)：
- 派生类中定义与基类同名的成员
- 不满足重写条件
- 会遮蔽基类同名成员
6.抽象类与纯虚函数
通过在虚函数声明后添加"=0"可以定义纯虚函数，包含纯虚函数的类称为抽象类，不能直接实例化。
示例：
class Shape {
public:
virtual void Draw() = 0; // 纯虚函数
};
class Circle : public Shape {
public:
virtual void Draw() override {
cout << "绘制圆形" << endl;
}
};
7.多态的实现原理
多态的核心机制是通过虚函数表实现的：
1. 每个包含虚函数的类都有一个虚函数表
2. 对象中包含指向虚函数表的指针
3. 调用虚函数时通过虚表指针查找实际要调用的函数
关键点：
- 虚函数表在编译时生成
- 虚表指针在对象构造时初始化
- 虚函数调用比普通函数调用多一次间接寻址
虚函数表的结构：
1. 基类虚函数地址
2. 派生类重写的虚函数地址
3. 派生类新增的虚函数地址
4. 通常以空指针结尾
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