C++进阶(二) 多态

一、多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态， 具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会 产生出不同的状态。举个栗子：比如买票这个行为，当普通人买票时，是全价买票；学生买票时，是半价买票；军人 买票时是优先买票。

 二、多态的定义及实现

2.1 多态的构成条件

多态是在不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生了不同的行为。比如Student继承了 Person。Person对象买票全价，Student对象买票半价。
那么在继承中要 构成多态还有两个条件：
1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

 2.2 虚函数

虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。

class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
};

 2.3 虚函数的重写

虚函数的重写(覆盖)：派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的 返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)，称子类的虚函数重写了基类的虚函数。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
};void Func(Person& p) {p.BuyTicket();
}int main() {Person ps;Student st;Func(ps);Func(st);/*在 Func 函数中，参数是一个 Person 类型的引用，但传入的是一个 Student 对象。由于 Student 是 Person 的派生类，因此可以将 Student 对象隐式地转换为 Person 类型的引用。因为 BuyTicket 函数在 Person 和 Student 类中都被声明为虚函数，并且 Student 类重写了基类的虚函数，所以在运行时会根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的函数。*/return 0;
}

 虚函数重写的两个例外：

1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
   派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时，称为协变。（了解）

   class A{};
   class B : public A {};
   class Person {
   public:virtual A* f() {return new A;}
   };
   class Student : public Person {
   public:virtual B* f() {return new B;}
   };

2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)
   如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字， 都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同， 看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处 理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor。

   #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
   #include <iostream>
   using namespace std;class Person {
   public:virtual ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
   };class Student : public Person {
   public:virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
   };/*只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数，
   下面的delete对象调用析构函数，才能构成多态，
   才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。*/
   int main() {Person* p1 = new Person;Person* p2 = new Student;/*通过调用 delete 删除这些对象时，由于基类的析构函数是虚函数，因此会根据对象的实际类型来调用相应的析构函数，实现多态行为。*/delete p1;  // 输出：~Person()delete p2;  // 输出：~Student()  ~Person()，确保正确调用派生类的析构函数/*在多态的情况下，删除指向派生类对象的基类指针时，会先调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数。因此，先调用 ~Student() 再调用 ~Person()*/return 0;
   }

   

   在C++中，基类的析构函数如果被声明为虚函数，那么当通过基类指针删除派生类对象时，会按照派生类的实际类型调用析构函数的机制就是多态性。这种行为被称为动态绑定或运行时多态。

   当基类的析构函数是虚函数时，编译器会在运行时根据对象的实际类型来调用相应的析构函数。这种行为保证了在继承关系中正确地析构对象，防止内存泄漏和对象资源未被正确释放。

   具体来说，当删除一个指向派生类对象的基类指针时，首先调用派生类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。这是因为派生类对象中可能包含基类对象的部分，所以需要先执行派生类的析构函数来清理派生类特有的资源，然后再调用基类的析构函数来清理基类部分的资源。

   这一规则确保了对象的析构顺序与构造顺序相反，从派生类到基类，保证了每个类的资源能够得到正确释放，避免了潜在的内存泄漏问题。

2.4 C++11 override 和 final

从上面可以看出，C++对函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数 名字母次序写反而无法构成重载，而这种错误在编译期间是不会报出的，只有在程序运行时没有 得到预期结果才来debug会得不偿失，因此：C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写。

1. final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

   #include <iostream>class Car
   {
   public:virtual void Drive() final {}
   };class Benz : public Car
   {
   public:void Drive() { std::cout << "Benz-舒适" << std::endl; }
   };int main() {Car* car = new Benz();car->Drive(); // 输出 "Benz-舒适"delete car;return 0;
   }

   
2.  override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。

   #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
   #include <iostream>class Car {
   public:virtual void Drive() {}
   };class Benz : public Car {
   public:void Drive(int speed) override { std::cout << "Drive at " << speed << "km/h" << std::endl; }
   };int main() {Car* car = new Benz();car->Drive(); // 编译错误delete car;return 0;
   }
   

   

   #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
   #include <iostream>class Car {
   public:virtual void Drive() {}
   };class Benz : public Car {
   public:void Drive() override { std::cout << "Benz-舒适" << std::endl; }
   };int main() {Car* car = new Benz();car->Drive(); // 输出 "Benz-舒适"delete car;return 0;
   }
   

   2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比
   

三 、抽象类

3.1 概念

在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口 类），抽象类不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生 类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。

#include <iostream>
using namespace std;class Car {public:virtual void Drive() = 0;
};class Benz : public Car {public:virtual void Drive() {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};class BMW : public Car {public:virtual void Drive() {cout << "BMW-操控" << endl;}
};void Test() {Car* pBenz = new Benz;pBenz->Drive();Car* pBMW = new BMW;pBMW->Drive();
}int main() {Test();return 0;
}

​3.2 接口继承和实现继承

普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实 现。虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是基类虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。

 四、多态的原理

4.1 虚函数表

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;// 这里常考一道笔试题：sizeof(Base)是多少？
class Base
{
public:virtual void Func1(){cout << "Func1()" << endl;}
private:int _b = 1;
};int main()
{   Base b;return 0;
}

通过观察测试可以发现b对象是8bytes，除了_b成员，还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些 平台可能会放到对象的最后面，这个跟平台有关)，对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代 表virtual，f代表function)。一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针，因为虚函数 的地址要被放到虚函数表中，虚函数表也简称虚表，。那么派生类中这个表放了些什么呢？我们接着往下分析

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;
// 针对上面的代码我们做出以下改造
// 1.我们增加一个派生类Derive去继承Base
// 2.Derive中重写Func1
// 3.Base再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
// 定义基类Base
class Base
{
public:// 基类中的虚函数Func1virtual void Func1(){cout << "Base::Func1()" << endl;}// 基类中的虚函数Func2virtual void Func2(){cout << "Base::Func2()" << endl;}// 基类中的普通函数Func3void Func3(){cout << "Base::Func3()" << endl;}private:int _b = 1;
};// 派生类Derive继承自Base
class Derive : public Base
{
public:// 派生类中重写基类的虚函数Func1virtual void Func1(){cout << "Derive::Func1()" << endl;}private:int _d = 2;
};int main()
{// 创建基类对象bBase b;// 创建派生类对象dDerive d;return 0;
}

通过观察和测试，可以发现了以下几点问题：

1.  派生类对象d中也有一个虚表指针，d对象由两部分构成，一部分是父类继承下来的成员，虚表指针也就是存在部分的另一部分是自己的成员。
2.  基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的，这里我们发现Func1完成了重写，所以d的虚表 中存的是重写的Derive::Func1，所以虚函数的重写也叫作覆盖，覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。
3. 另外Func2继承下来后是虚函数，所以虚函数的指针放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函数，所以虚函数的指针不会放进虚表。
4. 虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。
5. 总结一下派生类的虚表生成：
   a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中
   b.如果派生类重写了基类中某个虚函数,用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数
   c.派生类自己 新增加的虚函数按其在派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。
6. 这里还有一个很容易混淆的问题：虚函数存在哪的？虚表存在哪的？ 答：虚函数存在虚表，虚表存在对象中。注意上面的回答的错的。注意: 虚表存的是虚函数指针，不是虚函数，虚函数和普通函数一样的，都是存在代码段的，只是 他的指针又存到了虚表中。另外对象中存的不是虚表，存的是虚表指针。那么虚表存在哪的呢？实际我们去验证一下会发现vs下是存在代码段的。

   代码段:

   存放代码、不允许被修改，也就是我们所写的函数，是存放在这里的
   代码区中的东西是随整个程序一起的，启动时 生、结束时 亡
   有时候放在代码段的不只是代码，还有const类型的常量，还有字符串常量。（const类型的常量、字符串常量有时候放在常量区有时候放在代码段，取决于平台）

   int main()
   {Base b; // 创建基类对象bDerive d; // 创建派生类对象dint i = 0; // 定义一个整型变量i，存放在栈上static int j = 1; // 定义一个静态整型变量j，存放在静态存储区int* p1 = new int; // 动态分配一个整型变量，存放在堆上const char* p2 = "xxxxxxxx"; // 定义一个指向常量字符数组的指针，指向代码段/常量区/*代码段*/printf("栈:%p\n", &i); printf("堆:%p\n", p1);printf("静态区:%p\n", &j); printf("代码段(常量区):%p\n", p2); Base* p3 = &b; // 基类指针指向基类对象Derive* p4 = &d; // 派生类指针指向派生类对象/*为什么需要对指针进行强制类型转换呢？这是因为指针p3和p4实际上是指向基类和派生类对象的指针，而我们想要访问的是这两个对象的虚表地址。在C++中，虚表地址通常存储在指向对象的第一个位置，而虚表本身是一个指针数组。*/printf("Base虚表地址:%p\n", *(int*)p3); // 输出基类对象的虚表地址printf("Base虚表地址:%p\n", *(int*)p4); // 输出派生类对象的虚表地址// printf("代码段地址: %p\n", (void*)main);return 0;
   }

   C/C++内存分区
   可以发现虚表地址离代码段的地址近，由此我们可以得出在vs中虚表实际上是存在代码段的。

   虚函数表（vtable）的地址在代码段（或称为text段）中的存储并不是由它的物理位置决定的，而是取决于编译器的设计。在C++中，虚函数表是存储虚函数地址的指针数组，这个指针数组在编译阶段就已经确定，并且在运行时不会改变，虚函数表的存在是为了实现多态。当我们通过基类指针调用虚函数时，实际执行的是哪个函数（基类的还是派生类的）取决于虚函数表中的函数地址。这个地址在编译阶段就被确定并且在运行时不可改变，因此存放在只读的代码段。

注意:

虚函数表/虚表是存储类中虚函数地址的表格，用于实现动态多态性。每个包含虚函数的类都有一个对应的虚函数表，其中存储了该类所有虚函数的地址。当使用基类指针或引用调用虚函数时，程序会根据对象的实际类型找到对应的虚表，然后调用正确的虚函数。

虚基表是用于解决虚基类在多重继承中的问题。当一个类同时继承自多个含有共同虚基类的类时，为了避免虚基类的重复存储，编译器会在派生类中插入一个虚基表指针，指向虚基表。虚基表中存储了虚基类子对象在派生类对象中的偏移量，确保对虚基类子对象的访问是正确的。 

 4.2多态的原理

上面分析了这个半天了那么多态的原理到底是什么？还记得这里Func函数传Person调用的 Person::BuyTicket，传Student调用的是Student::BuyTicket

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
};void Func(Person* p)
{p->BuyTicket();
}
int main()
{Person Mike;Func(&Mike);Student Johnson;Func(&Johnson);return 0;
}//void Func(Person& p) {
//	p.BuyTicket();
//}
//
//
//int main() {
//	Person Mike;
//	Func(Mike);
//
//	Student Johnson;
//	Func(Johnson);
//
//	return 0;
//
//}
/*p.BuyTicket() 和 p->BuyTicket() 是两种不同的方式来调用对象的成员函数。p.BuyTicket(): 这种方式适用于对象实例，其中 p 是一个对象实例，使用.操作符可以直接调用对象的成员函数。这种方式适用于对象而不是指针或引用。p->BuyTicket(): 这种方式适用于指向对象的指针或引用，其中 p 是指向对象的指针或引用。-> 操作符用于通过指针或引用访问对象的成员函数或成员变量。
*/

1. 观察下图的红色箭头我们看到，p是指向mike对象时，p->BuyTicket在mike的虚表中找到虚 函数是Person::BuyTicket。
2.  观察下图的蓝色箭头我们看到，p是指向johnson对象时，p->BuyTicket在johson的虚表中 找到虚函数是Student::BuyTicket。
3. 这样就实现出了不同对象去完成同一行为时，展现出不同的形态。
4.  反过来思考我们要达到多态，有两个条件，一个是虚函数覆盖，一个是对象的指针或引用调 用虚函数。反思一下为什么？

为什么必须构成虚函数重写

在C++中，实现多态性的关键是通过虚函数和动态绑定来实现的。为了实现多态性，必须满足以下两个条件：

1.     基类中定义虚函数：在基类中通过 virtual 关键字声明一个成员函数为虚函数。这样在派生类中可以对这个虚函数进行重写。
2.     派生类中重写虚函数：在派生类中重新定义基类中声明的虚函数，从而覆盖基类中的虚函数。这样在运行时，通过基类指针或引用调用这个虚函数时，会根据指针或引用所指向的对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数。

如果没有在派生类中对基类中的虚函数进行重写，即使使用基类指针或引用调用这个虚函数，也只会调用基类中的版本，而不会根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数，无法实现多态性。

为什么一定要用基类的指针或者引用去调用呢？

这是因为在编译时，编译器只知道指针或引用的静态类型（即指针或引用声明的类型），而不知道它们指向或引用的对象的实际类型。如果直接通过对象调用虚函数，编译器只会根据对象的静态类型来确定调用哪个版本的函数，而不会考虑对象的实际类型，这样就无法实现多态。

通过基类的指针或引用调用虚函数，可以在运行时根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数，从而实现多态性。

 4.3 动态绑定与静态绑定

通过调试反汇编，看出满足多态以后的函数调用，不是在编译时确定的，是运行起来以后到对象的中取找的。不满足多态的函数调用时编译时确认好的。

int main() {Person mike;Func(&mike); //通过基类指针 Person* p 调用虚函数 BuyTicket(),动态绑定mike.BuyTicket(); //接通过对象调用了虚函数 BuyTicket(),不构成多态,静态绑定return 0;
}

 构成多态，汇编指令变多了，原因是在运行时去通过找虚表找到对应的虚函数调用，是动态绑定。

 

 不构成多态调用，直接就是call函数地址是在编译期间完成的，是静态绑定。

// 以下汇编代码解析
void Func(Person* p)
{
...p->BuyTicket();
// p中存的是mike对象的指针，将p移动到eax中
//00B62471  mov         eax,dword ptr [p]
// [eax]就是取eax值指向的内容，这里相当于把mike对象头4个字节(虚表指针)移动到了edx
//00B62474  mov         edx,dword ptr [eax] 
// [edx]就是取edx值指向的内容，这里相当于把虚表中的头4字节存的虚函数指针移动到了eax
//00B62476  mov         esi,esp     将当前的栈顶地址保存到esi中
//00B62478  mov         ecx,dword ptr [p]  将指针p所指向的对象的地址加载到寄存器ecx中
//00B6247B  mov         eax,dword ptr [edx] 
//将虚函数表的第一个函数（即BuyTicket()）的地址加载到寄存器eax中// call eax中存虚函数的指针。这里可以看出满足多态的调用，不是在编译时确定的，是运行起来
以后到对象的中取找的。
00B6247D  call        eax  
00B6247F  cmp         esi,esp  
}
int main()
{
... 
// 首先BuyTicket虽然是虚函数，但是mike是对象，不满足多态的条件，所以这里是普通函数的调
用转换成地址时，是在编译时已经从符号表确认了函数的地址，直接call 地址mike.BuyTicket();
00B62083  lea         ecx,[mike]  
00B62086  call        Student::Student (0B611C2h)  ... 
}

• 1. 静态绑定又称为前期绑定(早绑定)，在程序编译期间确定了程序的行为，也称为静态多态， 比如：函数重载
• 2. 动态绑定又称后期绑定(晚绑定)，是在程序运行期间，根据具体拿到的类型确定程序的具体 行为，调用具体的函数，也称为动态多态。

五、单继承和多继承关系中的虚函数表

5.1 单继承中的虚函数表

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	
#include <iostream>
using namespace std;// 基类 Base
class Base {
public:// 虚函数 func1virtual void func1() { cout << "Base::func1" << endl; }// 虚函数 func2virtual void func2() { cout << "Base::func2" << endl; }
private:int a;
};// 派生类 Derive，继承自 Base
class Derive : public Base {
public:// 重写虚函数 func1virtual void func1() { cout << "Derive::func1" << endl; }// 新增虚函数 func3virtual void func3() { cout << "Derive::func3" << endl; }// 新增虚函数 func4virtual void func4() { cout << "Derive::func4" << endl; }
private:int b;
};int main() {Base b;Derive d;return 0;
}

 观察下图中的监视窗口中我们发现看不见func3和func4。这里是编译器的监视窗口故意隐藏了这 两个函数，也可以认为是他的一个小bug。

那么我们如何查看d的虚表呢？下面我们使用代码打印出虚表中的函数。 

typedef void(*VFPTR) ();
/*typedef 是一个关键字，它用于给某个数据类型起一个别名。
在这个语句中，我们使用 typedef 给一个函数指针类型起了一个别名，这个别名是 VFPTR。
括号中的内容：*VFPTR。这表示 VFPTR 是一个指针类型，指向一个函数。
但是，在 C++ 中，函数指针是非常复杂的类型。因为函数可以有不同的参数、返回值和异常规格，
所以函数指针的类型必须准确地匹配函数的签名。
这就导致了一个问题：如何声明一个通用的函数指针类型，使其可以指向任何类型的函数？
答案是使用一个空参数列表作为函数指针类型的声明。例如，void(*)() 表示一个没有参数和返回值的函数类型。这个函数类型的指针类型就是 void(*)()。
因此，我们现在知道了 VFPTR 是函数指针类型的别名，这个函数没有参数和返回值。
()这表示这个函数没有参数。
所以,typedef void(*VFPTR) (); 的含义是：定义一个函数指针类型 VFPTR，
它可以指向没有参数和返回值的函数。*///虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{// 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数cout << " 虚表地址>" << vTable << endl;for (int i = 0; vTable[i] != nullptr; ++i){
/*"%x" 表示以十六进制的形式输出，"0"表示不足位数时用0填充，"X"表示字母大写。
因此，"0X%x" 的作用是以十六进制的形式输出一个无符号整数，并补齐到8位。*/printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->", i, vTable[i]);VFPTR f = vTable[i];    //将当前循环中获取的函数指针赋值给变量 ff();    //用了函数指针 f 所指向的函数}cout << endl;
}int main() {Base b;Derive d;/*    思路：取出b、d对象的头4bytes，就是虚表的指针，
前面说了虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，这个数组最后面放了一个nullptr1.先取b的地址，强转成一个int*的指针2.再解引用取值，就取到了b对象头4bytes的值，这个值就是指向虚表的指针3.再强转成VFPTR*，因为虚表就是一个存VFPTR类型(虚函数指针类型)的数组。4.虚表指针传递给PrintVTable进行打印虚表5.需要说明的是这个打印虚表的代码经常会崩溃，因为编译器有时对虚表的处理不干净，虚表最后面没有放nullptr，导致越界，这是编译器的问题。我们只需要点目录栏的 - 生成 - 清理解决方案，再编译就好了。*///获取基类对象 b 的虚函数表指针VFPTR * vTableb = (VFPTR*)(*(int*)&b);PrintVTable(vTableb);//获取派生类对象 d 的虚函数表指针VFPTR* vTabled = (VFPTR*)(*(int*)&d);PrintVTable(vTabled);return 0;
}

 5.2 多继承中的虚函数表

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	#include <iostream>
using namespace std;// 基类 Base1
class Base1 {
public:// 基类 Base1 的虚函数 func1virtual void func1() { cout << "Base1::func1" << endl; }// 基类 Base1 的虚函数 func2virtual void func2() { cout << "Base1::func2" << endl; }
private:int b1;
};// 基类 Base2
class Base2 {
public:// 基类 Base2 的虚函数 func1virtual void func1() { cout << "Base2::func1" << endl; }// 基类 Base2 的虚函数 func2virtual void func2() { cout << "Base2::func2" << endl; }
private:int b2;
};// 派生类 Derive
class Derive : public Base1, public Base2 {
public:// 重写虚函数 func1virtual void func1() { cout << "Derive::func1" << endl; }//  新增虚函数 func3virtual void func3() { cout << "Derive::func3" << endl; }
private:int d1;
};// 定义函数指针类型 VFPTR
typedef void(*VFPTR) ();// 打印并调用虚函数表中的虚函数
void PrintVTable(VFPTR vTable[]) {cout << " 虚表地址>" << vTable << endl; // 打印虚表地址for (int i = 0; vTable[i] != nullptr; ++i) {printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,->", i, vTable[i]); // 打印第 i 个虚函数的地址VFPTR f = vTable[i]; // 获取当前虚函数指针f(); // 调用虚函数}cout << endl;
}int main() {Derive d;// 获取派生类对象 d 中基类 Base1 的虚函数表VFPTR* vTableb1 = (VFPTR*)(*(int*)&d);// 打印并调用基类 Base1 的虚函数表中的虚函数PrintVTable(vTableb1);/*在 C++ 中，指针的加法操作会根据指针类型的大小进行偏移，因此将指针转换为 char* 类型可以让我们以字节为单位进行偏移操作。sizeof(Base1) 表示基类 Base1 的大小，即在派生类对象中所占的字节数。(char*)&d + sizeof(Base1) 的含义是将派生类对象 d 的地址加上基类 Base1 的大小，
得到基类 Base2 在派生类对象中的起始地址。*/// 获取派生类对象 d 中基类 Base2 的虚函数表VFPTR* vTableb2 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d + sizeof(Base1)));// 打印并调用基类 Base2 的虚函数表中的虚函数PrintVTable(vTableb2);return 0;
}

 观察下图可以看出：多继承派生类的未重写的虚函数放在第一个继承基类部分的虚函数表中

 5.3. 菱形继承、菱形虚拟继承

实际中我们不建议设计出菱形继承及菱形虚拟继承，一方面太复杂容易出问题，另一方面这样的 模型，访问基类成员有一定得性能损耗。所以菱形继承、菱形虚拟继承的虚表我们就不看 了，一般我们也不需要研究清楚，因为实际中很少用。

六、继承和多态常见的面试问题

1. 什么是多态？
   答：多态指的是同一个方法调用可以根据对象的不同类型而具有不同的行为。
2. 什么是重载、重写(覆盖)、重定义(隐藏)？
   答：重载是指在同一个作用域内，可以定义多个同名函数，它们具有不同的参数列表。在调用时根据传入的参数类型和数量来决定具体调用哪一个函数。重写指的是子类重新定义（覆盖）了父类中的某个方法，子类中的方法名称、参数列表和返回值必须与父类中的方法相同。通过重写，子类可以提供自己的实现逻辑，从而修改或扩展父类的行为。重定义是指在派生类中定义了一个与基类中的同名函数，但是参数列表不同的函数。这样在派生类中，基类中的同名函数会被隐藏起来，在使用派生类对象调用该函数时，实际上调用的是派生类中的函数而不是基类中的函数。
3.  多态的实现原理？
   答：多态的实现原理主要依赖于两个关键的概念：动态绑定和虚函数。1. 动态绑定：在运行时确定对象的实际类型，以决定调用哪个方法。通过动态绑定，可以将父类的引用或指针指向子类的对象，并在调用方法时根据对象的实际类型来确定调用哪个子类的方法。2. 虚函数：使用虚函数可以在基类中声明一个方法为虚函数，在派生类中重写该虚函数。虚函数通过在运行时动态绑定来实现多态。当通过基类的指针或引用调用虚函数时，会根据对象的实际类型来调用相应的派生类方法，而不是只调用基类方法。具体实现多态的步骤如下：1. 在基类中声明一个或多个虚函数。2. 在派生类中重写（覆盖）基类的虚函数。3. 创建基类的指针或引用，并将其指向派生类的对象。4. 通过基类的指针或引用调用虚函数。5. 根据对象的实际类型，动态绑定会选择调用相应的派生类方法。
4. inline函数可以是虚函数吗？
   答：可以，不过编译器就忽略inline属性，这个函数就不再是 inline，因为虚函数要放到虚表中去。
5.  静态成员可以是虚函数吗？
   答：不能，因为静态成员函数没有this指针，使用类型::成员函数 的调用方式无法访问虚函数表，所以静态成员函数无法放进虚函数表。
6.   构造函数可以是虚函数吗？
   答：不能，因为对象中的虚函数表指针是在构造函数初始化列表 阶段才初始化的。
7. 析构函数可以是虚函数吗？什么场景下析构函数是虚函数？
   答：可以，并且最好把基类的析 构函数定义成虚函数。在继承关系中，当基类指针或引用指向派生类对象，并且通过基类指针或引用调用析构函数时，如果析构函数不被声明为虚函数，那么只会调用基类的析构函数而不会调用派生类的析构函数，导致派生类的资源无法得到正确的释放。因此，当存在继承关系且基类指针或引用可能指向派生类对象时，需要将析构函数声明为虚函数，以确保在通过基类指针或引用调用析构函数时，能够正确调用派生类的析构函数，从而实现多态的析构。
8. 对象访问普通函数快还是虚函数更快？
   答：首先如果是普通对象，是一样快的。如果是指针对象或者是引用对象，则调用的普通函数快，因为构成多态，运行时调用虚函数需要到虚函 数表中去查找。
9. 虚函数表是在什么阶段生成的，存在哪的？
   答：虚函数表是在编译阶段就生成的，一般情况 下存在代码段(常量区)的。
10.  C++菱形继承的问题？虚继承的原理？
    答：菱形继承是指一个类同时继承自两个间接基类，而这两个基类又继承自同一个共同的基类，形成了菱形的继承结构。这种继承结构可能会导致一些问题，主要是由于多条路径继承同一份基类而引起的二义性。虚继承可以解决菱形继承中的二义性问题，其原理如下：1. 虚基类：在菱形继承结构中，位于顶部的共同基类被声明为虚基类。通过在派生类对共同基类的继承前加上关键字 "virtual"，来声明虚基类。2. 虚基类子对象的唯一性：使用虚继承后，虚基类在派生类中只会有一份实例，而不会重复出现。这样可以避免菱形继承中出现多份共同基类子对象而导致的二义性问题。3. 构造函数和析构函数调用：在派生类的构造函数中，对虚基类的构造函数会由最底层的派生类负责调用，而不是每一级派生类都调用。在析构函数中，同样只会由最底层的派生类负责调用虚基类的析构函数。通过虚继承，可以解决菱形继承可能带来的二义性问题，确保派生类对共同基类的访问和使用是正确的。
11. 什么是抽象类？抽象类的作用？
    答：抽象类是一种不能被实例化的类，其目的是为了提供一个接口或者基类，定义了一些方法的签名但没有具体实现。抽象类用于表示一个概念上的类，其中包含了一些通用的方法或属性，但具体的实现留给其派生类来完成。在 C++ 中，通过在类中声明纯虚函数，可以将该类定义为抽象类。纯虚函数是在基类中声明但没有具体实现的虚函数，派生类必须实现这些纯虚函数才能被实例化。如果一个类中有至少一个纯虚函数，那么这个类就是抽象类，不能被实例化。抽象类的特点包括：1. 无法被实例化：抽象类不能创建对象，只能被用作基类。2. 包含纯虚函数：抽象类中至少包含一个纯虚函数，这些函数只有方法签名而没有具体实现。3. 提供接口定义：抽象类定义了一组接口或者方法，规定了派生类需要实现的方法。抽象类常用于定义一些通用的方法和属性，并要求其派生类提供具体的实现。通过继承抽象类并实现其中的纯虚函数，可以使代码更加模块化和可扩展。