C++ 多态

#include <iostream>
using namespace std;

class animal
{
public:
    void sleep()
    {
        cout << "animal sleep" << endl;
    }

    void breathe()
    {
        cout << "animal breathe" << endl;
    }
};
class fish : public animal
{
public:
    void breathe()
    {
        cout << "fish breathe" << endl;
    }

    void swim()
    {
        cout << "fish swim" << endl;
    }
};

int main()
{
    fish    fh;
    animal    *pAn = &fh;

    pAn->breathe();
    pAn->sleep();
    fh.swim();
    return(0);
}

輸出結果：

animal breathe
animal sleep
fish swim

结果分析：
1从编译的角度
C++编译器在编译的时候，要确定每个对象调用的函数的地址，这称为早期绑定（early binding），当我们将fish类的对象fh的地址赋给pAn时，C++编译器进行了类型转换，此时C++编译器认为变量pAn保存的就是animal对象的地址。当在main()函数中执行pAn->breathe()时，调用的当然就是animal对象的breathe函数。
2 内存模型的角度
我们构造fish类的对象时，首先要调用animal类的构造函数去构造animal类的对象，然后才调用fish类的构造函数完成自身部分的构造，从而拼接出一个完整的fish对象。当我们将fish类的对象转换为animal类型时，该对象就被认为是原对象整个内存模型的上半部分，也就是图1-1中的“animal的对象所占内存”。那么当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，当然也就是调用它所在的内存中的方法。因此，输出animal breathe，也就顺理成章了。

派生类中的成员：
（1）从基类接收成员。
派生类将基类除构造函数和析构函数外的所有成员接收过来。
（2）调整从基类接收的成员。
通过继承方式改变基类成员在派生类中的访问属性，
在派生类中声明一个与基类成员同名的成员屏蔽基类的同名成员，注意如是成员函数不仅要函数名相同，而且函数的参数也要相同，屏蔽的含义是用新成员取代旧成员。
（3）在声明派生类时增加成员，它体现了派生类对基类功能的扩充。
（4）在声明派生类时，还要自己定义派生类的构造函数。

为了得到我们想要的结果，就要使用虚函数

前面输出的结果是因为编译器在编译的时候，就已经确定了对象调用的函数的地址，要解决这个问题就要使用迟绑定（late binding）技术。当编译器使用迟绑定时，就会在运行时再去确定对象的类型以及正确的调用函数。而要让编译器采用迟绑定，就要在基类中声明函数时使用virtual关键字（注意，这是必须的，很多学员就是因为没有使用虚函数而写出很多错误的例子），这样的函数我们称为虚函数。一旦某个函数在基类中声明为virtual，那么在所有的派生类中该函数都是virtual，而不需要再显式地声明为virtual。

#include <iostream>
using namespace std;

class animal
{
public:
    void sleep()
    {
        cout << "animal sleep" << endl;
    }

    virtual void breathe()
    {
        cout << "animal breathe" << endl;
    }
};
class fish : public animal
{
public:
    void breathe()
    {
        cout << "fish breathe" << endl;
    }

    void swim()
    {
        cout << "fish swim" << endl;
    }
};

int main()
{
    fish    fh;
    animal    *pAn = &fh;

    pAn->breathe();
    pAn->sleep();
    fh.swim();
    pAn->swim(); /* error: 'class animal' has no member named 'swim' */
    return(0);
}

輸出結果：

fish breathe
animal sleep
fish swim

程序一般运行时，找到类，如果它有基类，再找到它的基类，最后运行的是基类中的函数，这时，它在基类中找到的是virtual标识的函数，它就会再回到子类中找同名函数，派生类也叫子类，基类也叫父类，这就是虚函数的产生，和类的多态性的体现。

（译器另外还为每个对象提供了一个虚表指针(即vptr)，这个指针指向了对象所属类的虚表，在程序运行时，根据对象的类型去初始化vptr，从而让vptr正确的指向了所属类的虚表，从而在调用虚函数的时候，能够找到正确的函数。

正是由于每个对象调用的虚函数都是通过虚表指针来索引的，也就决定了虚表指针的正确初始化是非常重要的，换句话说，在虚表指针没有正确初始化之前，我们不能够去调用虚函数，那么虚表指针是在什么时候，或者什么地方初始化呢？

答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化，在构造子类对象时，要先调用父类的构造函数，此时编译器只“看到了”父类，并不知道后面是否还有继承者，它初始化父类对象的虚表指针，该虚表指针指向父类的虚表，当执行子类的构造函数时，子类对象的虚表指针被初始化，指向自身的虚表。）