多态通过虚函数实现，允许基类指针调用派生类函数。C++使用虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）实现动态绑定，每个含虚函数的类有vtable存储虚函数地址，对象包含指向vtable的vptr。虚函数重写需满足：基类函数为virtual，派生类函数与基类同名、同参数、同返回类型（协变除外），非静态且非构造函数。示例中Animal基类的speak被Dog和Cat重写，通过基类指针调用时根据实际对象类型执行对应函数，体现运行时多态。关键点：动态绑定在运行时发生；建议使用override关键字确保正确重写；基类析构函数应为虚函数以防资源泄漏；虚函数有轻微性能开销但通常可忽略。理解vtable机制和重写规则是掌握C++多态的关键。
在C++中，多态是面向对象编程的核心特性之一，它允许通过基类指针或引用调用派生类的函数，实现“一个接口，多种实现”。多态的实现主要依赖于虚函数和虚函数重写机制。
虚函数与虚函数表
在基类中使用virtual关键字声明的函数称为虚函数。当派生类中定义了与基类虚函数同名、同参数列表、同返回类型的函数时，该函数会重写（override）基类的虚函数。
C++通过虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）实现动态绑定：
- 每个包含虚函数的类都有一个编译时生成的虚函数表，表中存放该类所有虚函数的地址。
- 每个对象内部包含一个指向其类虚函数表的指针（vptr），在构造时自动设置。
- 当通过基类指针调用虚函数时，程序根据对象实际类型查找vtable，找到对应的函数地址，实现运行时多态。
虚函数重写的条件
要正确实现虚函数重写，必须满足以下条件：
立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
- 基类函数必须是虚函数（使用virtual声明）。
- 派生类函数与基类函数的函数名、参数列表、返回类型必须完全相同（协变返回类型除外）。
- 访问权限不影响重写，但通常建议保持一致。
- 函数不能是静态函数或构造函数。
示例代码说明
以下代码展示虚函数重写和多态调用：
#includeusing namespace std; class Animal { public: virtual void speak() { cout << "Animal speaks" << endl; } virtual ~Animal() {} // 虚析构函数，防止资源泄漏 };
class Dog : public Animal { public: void speak() override { // 明确标记重写 cout << "Dog barks" << endl; } };
class Cat : public Animal { public: void speak() override { cout << "Cat meows" << endl; } };
int main() { Animal a1 = new Dog(); Animal a2 = new Cat();
a1-youjiankuohaophpcnspeak(); // 输出: Dog barks a2-youjiankuohaophpcnspeak(); // 输出: Cat meows delete a1; delete a2; return 0;}
在这个例子中，虽然指针类型是Animal*，但调用的是实际对象的speak函数，体现了运行时多态。
关键点总结
- 虚函数实现多态的核心是动态绑定，发生在运行时。
- 重写必须满足签名一致，推荐使用override关键字帮助编译器检查。
- 基类的析构函数应声明为虚函数，避免派生类对象通过基类指针删除时资源泄漏。
- 虚函数机制有轻微性能开销（查表），但大多数场景下可忽略。
基本上就这些。理解虚函数表机制和重写规则，就能正确设计和使用C++多态。
