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C++多态是什么_C++动态绑定原理与示例解析

舞夢輝影
发布: 2025-12-22 17:35:32
原创
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C++多态指同一接口不同对象有不同行为,分静态(编译期函数/运算符重载、模板)和动态(运行期继承+虚函数+基类指针/引用调用)两类,需满足继承、virtual声明与override重写、基类指针或引用调用三条件,且基类析构函数应为virtual以防资源泄漏。

c++多态是什么_c++动态绑定原理与示例解析

C++多态指的是“同一接口,不同对象有不同行为”。比如调用 speak(),Dog 输出 wang,Cat 输出 miao,Bird 输出 tweet——函数名一样,实际执行的代码却因对象类型而异。

多态分两类:静态和动态

静态多态发生在编译期,靠函数重载、运算符重载或模板实现。编译器一看参数类型或个数,立刻决定调用哪个函数。

动态多态发生在运行期,靠继承 + 虚函数 + 基类指针/引用调用实现。它不看变量声明类型,而是看它真正指向的对象类型。

  • 没虚函数 → 编译期绑定(哪怕指针指向子类,也只调基类函数)
  • 有虚函数 + 指针/引用调用 → 运行期查虚函数表,跳转到实际对象的函数版本

动态绑定怎么工作的

背后是编译器悄悄加的两个东西:vptr(虚函数指针)vtable(虚函数表)

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  • 每个含虚函数的类,编译器生成一张 vtable,里面存着该类所有虚函数的地址
  • 每个该类的对象,开头(或结尾)自动加一个 vptr,指向自己类的 vtable
  • 当通过基类指针调用虚函数时:先顺着 vptr 找到 vtable,再按函数在表中的位置索引,拿到真实地址,最后跳过去执行

例如 Dog 继承 Animal 并重写 speak(),Dog 对象的 vtable 第一项就存着 Dog::speak 的地址,而不是 Animal::speak

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必须满足的三个条件

缺一不可,否则多态不生效:

  • 有继承关系(子类 public 继承父类)
  • 基类中函数用 virtual 声明,子类用 override 明确重写(函数名、参数、返回值完全一致,协变返回类型除外)
  • 必须用基类指针或引用调用,不能直接用子类对象调用(如 dog.speak() 是静态绑定)

别忘了虚析构函数

如果用 Animal* p = new Dog,然后 delete p,没有虚析构函数的话,只会调 Animal::~Animal()Dog 自己的析构逻辑就丢了——资源泄漏风险。

所以只要类设计为被继承、且可能通过基类指针删除,析构函数就得加 virtual

基本上就这些。

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