多态原理探究

1. 多态的目的

   我们不希望把对象看作是某一个特殊类型的成员，而是希望把它看作一个基本类型的成员。这样就允许我们编写不依赖于特殊类型的代码。

   这样就可以不必修改一般的处理函数，而只需要通过派生新的类型来达到程序拓展的目的。

   要达到这个目的，就需要根据实际的对象类型来判断重写函数的调用。

   a. 如果父类指针指向的是父类对象则调用父类中定义的函数。

   b. 如果父类指针指向的是子类对象则调用子类中定义的重写函数。

2. 如何产生多态？

   使用virtual声明的函数被重写后即可展现多态特性。多态使用的3个条件：

   a. 有继承

   b. 有virtual重写

   c. 有父类指针（引用）指向子类对象。 

3. C++编译器如何实现多态

   理论知识如下：

   a. 当类中声明虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表vtable。

   b. 虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构。

   c. 虚函数表是由编译器自动生成与维护的。

   d. virtual成员函数会被编译器放入虚函数表中。

   e. 当存在虚函数时，每个对象中都有一个指向虚函数表的指针，即vptr指针。C++编译器给父类对象、子类对象提前布局vptr指针。

      发生调用时，存在两种情况：

      1）func不是虚函数：编译器可直接确定被调用的成员函数

      2）func是虚函数：编译器根据对象的vptr指针，所指的虚函数表中查找func函数并调用，这里的查找和调用都在运行时完成(动态绑定)。

4. 动态绑定过程

   当编译器发现类中有虚函数的时候，编译器会创建一张虚函数表，把虚函数的函数入口地址放到虚函数表中，并且在类中增加一个指针：vptr，

   这个指针是指向对象的虚函数表。在多态调用的时候，根据vptr指针，找到虚函数表来实现动态绑定。

   注：在对象构建的时候，也就是在对象初始化调用构造函数的时候，编译器默认会在编写的每一个构造函数中，增加一些vptr初始化的代码。

       如果没有提供构造函数，编译器会提供默认的构造函数，会在默认构造函数中做这个工作，初始化vptr指针，使它指向本对象的虚函数表。

   子类继承基类的vptr指针，这个指针指向基类虚函数表，当子类调用构造函数时，子类的vpointer指针便会指向子类的虚函数表。

   通过虚函数表指针Vptr调用重写函数是在程序运行时进行的，编译器在编译的时候需要额外插入许多查找，判断的代码，运行时执行这些代码

   才能确定真正应该调用的函数。而普通成员函数是在编译时就确定了调用的函数。在效率上，虚函数的效率要低很多。

   出于效率考虑，没有必要将所有成员函数都声明为虚函数。

5. 构造函数和析构函数能不能是virtual的？

   构造函数不能用virtual修饰：我们知道多态是发生在对象已经建立的情况下，而构造函数调用时对象还没有建立，也就不存在多态。

   析构函数可以用virtual修饰：此时对象已经建立，我们希望在delete p（p为指向子类对象的基类指针）的时候能够调用子类自己的析构函数来释放资源。