VC++深入详解：虚函数与多态性

读者可以猜想一下例2-16运行的结果，输出的结果应该是“animal breathe”，还是“fish bubble”呢？

运行这个程序，你将看到如图2.12所示的结果。

图2.12　EX09程序的运行结果（一）

为什么输出的结果不是“fish bubble”呢？这是因为在我们将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保存就是animal对象的地址。当在fn函数中执行pAn->breathe()时，调用的当然就是animal对象的breathe函数。

为了帮助读者更好地理解对象类型的转换，我们给出了fish对象内存模型，如图2.13所示。

当我们构造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2.13中的“animal的对象所占内存”。当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，自然也就是调用它所在的内存中的方法。因此，出现如图2.12所示的结果，也就顺理成章了。

现在我们在animal类的breathe()方法前面加上一个virtual关键字，结果如例2-17所示。

例2-17

　　#include <iostream.h>
　　class animal
　　{
　　public:
　　　　 void eat()
　　　　 {
　　　　　　　cout<<"animal eat"<<endl;
　　　　 }
　　　　 void sleep()
　　　　 {
　　　　　　　cout<<"animal sleep"<<endl;
　　　　 }
virtual void breathe()
　　　　 {
　　　　　　　cout<<"animal breathe"<<endl;
　　　　 }
　　};
　　class fish:public animal
　　{
　　public:
　　　　 void breathe()
　　　　 {
　　　　　　　cout<<"fish bubble"<<endl;
　　　　 }
　　};
　　void fn(animal *pAn)
　　{
　　　　 pAn->breathe();
　　}
　　void main()
　　{
　　　　 animal *pAn;
　　　　 fish fh;
　　　　 pAn=&fh;
　　　　 fn(pAn);
　　}

用virtual关键字申明的函数叫做虚函数。运行例2-17这个程序，结果调用的是fish类的呼吸方法：

图2.14　EX08程序的运行结果（二）

这就是C++中的多态性。当C++编译器在编译的时候，发现animal类的breathe()函数是虚函数，这个时候C++就会采用迟绑定（late binding）技术。也就是编译时并不确定具体调用的函数，而是在运行时，依据对象的类型（在程序中，我们传递的fish类对象的地址）来确认调用的是哪一个函数，这种能力就叫做C++的多态性。我们没有在breathe()函数前加virtual关键字时，C++编译器在编译时就确定了哪个函数被调用，这叫做早期绑定（early binding）。

C++的多态性是通过迟绑定技术来实现的，关于迟绑定技术，读者可以参看相关的书籍，在这里，我们就不深入讲解了。

C++的多态性用一句话概括就是：在基类的函数前加上virtual关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数；如果对象类型是基类，就调用基类的函数。