1. 多態(tài)到底是什么從概念到價(jià)值如果你寫過一段時(shí)間C尤其是接觸過面向?qū)ο缶幊棠敲础岸鄳B(tài)”這個(gè)詞你肯定不陌生。但很多時(shí)候我們只是記住了“用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)多態(tài)”這個(gè)結(jié)論卻很少停下來想想為什么我們需要多態(tài)它到底解決了什么問題今天我們不談八股文就從最實(shí)際的場(chǎng)景出發(fā)把多態(tài)的定義、實(shí)現(xiàn)、原理以及那些容易混淆的關(guān)鍵字掰開揉碎了講清楚。想象一個(gè)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景你正在開發(fā)一個(gè)圖形編輯器里面有圓形、矩形、三角形等各種形狀。每個(gè)形狀都需要被繪制draw和計(jì)算面積area。如果沒有多態(tài)你的代碼可能會(huì)變成這樣你需要維護(hù)一個(gè)形狀類型的列表然后寫一大堆if-else或者switch-case來判斷當(dāng)前是哪種形狀再調(diào)用對(duì)應(yīng)的函數(shù)。這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)嚴(yán)重問題一是每增加一種新形狀比如五角星你就要在所有需要判斷類型的地方修改代碼違反了“對(duì)擴(kuò)展開放對(duì)修改關(guān)閉”的原則二是代碼中充滿了與核心業(yè)務(wù)邏輯無關(guān)的類型判斷耦合度高難以維護(hù)。多態(tài)Polymorphism就是為了解決這個(gè)問題而生的。它的核心思想是允許你將父類的指針或引用指向其子類的對(duì)象并通過這個(gè)父類的接口調(diào)用一個(gè)函數(shù)實(shí)際執(zhí)行的卻是子類中重寫的那個(gè)函數(shù)版本。這樣一來對(duì)于圖形編輯器你只需要一個(gè)Shape類型的指針數(shù)組里面可以存放Circle、Rectangle等任何子類對(duì)象的地址。當(dāng)你遍歷數(shù)組調(diào)用draw()時(shí)編譯器會(huì)自動(dòng)幫你找到并執(zhí)行正確的draw函數(shù)——圓形畫圓矩形畫矩形。你完全不需要關(guān)心當(dāng)前指針具體指向哪種形狀。這就是多態(tài)的魅力用統(tǒng)一的接口處理不同的底層實(shí)現(xiàn)極大地提高了代碼的靈活性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。它不僅是C面向?qū)ο蟮娜筇匦苑庋b、繼承、多態(tài)之一更是設(shè)計(jì)模式得以施展的基石。2. 多態(tài)的實(shí)現(xiàn)基石虛函數(shù)與虛函數(shù)表理解了多態(tài)的價(jià)值我們來看看C是如何實(shí)現(xiàn)這一魔法般的特性的。關(guān)鍵在于兩個(gè)東西虛函數(shù)和虛函數(shù)表。2.1 虛函數(shù)的聲明與定義虛函數(shù)Virtual Function的語法很簡(jiǎn)單在成員函數(shù)聲明前加上virtual關(guān)鍵字即可。一旦一個(gè)函數(shù)在基類中被聲明為虛函數(shù)那么在它的所有派生類中該函數(shù)同名、同參數(shù)、同返回類型自動(dòng)成為虛函數(shù)即使派生類中沒有顯式寫出virtual。class Shape { public: // 聲明一個(gè)虛函數(shù) virtual void draw() const { std::cout Drawing a generic shape. std::endl; } virtual double area() const 0; // 純虛函數(shù)后面會(huì)講 }; class Circle : public Shape { private: double radius_; public: Circle(double r) : radius_(r) {} // override 關(guān)鍵字是C11引入的用于顯式聲明重寫建議使用 void draw() const override { std::cout Drawing a circle with radius radius_ std::endl; } double area() const override { return 3.14159 * radius_ * radius_; } };這里有一個(gè)非常重要的細(xì)節(jié)虛函數(shù)的調(diào)用是通過指針或引用進(jìn)行的才會(huì)發(fā)生多態(tài)。如果是通過對(duì)象本身調(diào)用那就是普通的函數(shù)調(diào)用在編譯期就確定了不會(huì)有多態(tài)行為。Circle c(5.0); Shape* sPtr c; // 基類指針指向派生類對(duì)象 Shape sRef c; // 基類引用綁定到派生類對(duì)象 c.draw(); // 輸出: Drawing a circle... (靜態(tài)綁定調(diào)用Circle::draw) sPtr-draw(); // 輸出: Drawing a circle... (動(dòng)態(tài)綁定多態(tài)調(diào)用Circle::draw) sRef.draw(); // 輸出: Drawing a circle... (動(dòng)態(tài)綁定多態(tài)調(diào)用Circle::draw) Shape sObj c; // 對(duì)象切片危險(xiǎn)c的Circle特有部分被“切”掉了 sObj.draw(); // 輸出: Drawing a generic shape. (調(diào)用Shape::draw不是多態(tài))注意上面例子中的Shape sObj c;是一個(gè)典型的“對(duì)象切片”問題。當(dāng)派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象而不是指針或引用時(shí)派生類特有的成員會(huì)被“切掉”只保留基類部分。這不僅破壞了多態(tài)還可能引發(fā)難以察覺的錯(cuò)誤。務(wù)必使用指針或引用來實(shí)現(xiàn)多態(tài)。2.2 虛函數(shù)表與虛函數(shù)表指針的原理這是理解多態(tài)底層原理的核心。編譯器是如何在運(yùn)行時(shí)知道該調(diào)用哪個(gè)函數(shù)的呢答案就是虛函數(shù)表。虛函數(shù)表Virtual Table簡(jiǎn)稱 vtable對(duì)于每一個(gè)包含虛函數(shù)的類或者從包含虛函數(shù)的類派生而來編譯器都會(huì)為它創(chuàng)建一個(gè)虛函數(shù)表。這個(gè)表本質(zhì)上是一個(gè)函數(shù)指針數(shù)組其中按順序存放了這個(gè)類所有虛函數(shù)的地址。虛函數(shù)表指針vptr當(dāng)一個(gè)類包含虛函數(shù)時(shí)編譯器會(huì)隱式地在每個(gè)該類的對(duì)象中增加一個(gè)隱藏的成員——虛函數(shù)表指針。這個(gè)指針在對(duì)象構(gòu)造時(shí)被初始化指向該類對(duì)應(yīng)的虛函數(shù)表。讓我們用上面的Shape和Circle例子來具象化這個(gè)過程編譯期編譯器為Shape類生成一個(gè)虛函數(shù)表Shape::vtable。假設(shè)draw是第一個(gè)虛函數(shù)area是第二個(gè)純虛函數(shù)地址可能是一個(gè)特殊的占位符或空。為Circle類生成一個(gè)虛函數(shù)表Circle::vtable。這個(gè)表繼承自Shape::vtable的布局但用Circle::draw和Circle::area的實(shí)際地址覆蓋了對(duì)應(yīng)的條目。在Shape和Circle的對(duì)象布局中編譯器在最前面通常是插入一個(gè)vptr成員。運(yùn)行期對(duì)象構(gòu)造構(gòu)造Shape對(duì)象時(shí)其vptr被設(shè)置為指向Shape::vtable。構(gòu)造Circle對(duì)象時(shí)首先調(diào)用Shape的構(gòu)造函數(shù)將對(duì)象的vptr暫時(shí)指向Shape::vtable然后調(diào)用Circle的構(gòu)造函數(shù)將vptr修正為指向Circle::vtable。這是關(guān)鍵一步運(yùn)行期函數(shù)調(diào)用當(dāng)通過基類指針sPtr-draw()調(diào)用時(shí)編譯器生成的代碼會(huì)做以下事情 a. 通過sPtr找到對(duì)象。 b. 通過對(duì)象找到vptr。 c. 通過vptr找到虛函數(shù)表vtable。 d. 在vtable中找到draw函數(shù)對(duì)應(yīng)的槽位通常是固定的偏移量比如第0個(gè)。 e. 通過該槽位中的函數(shù)指針調(diào)用真正的函數(shù)Circle::draw。這個(gè)過程就是動(dòng)態(tài)綁定或晚期綁定。與之相對(duì)的是靜態(tài)綁定即普通函數(shù)和通過對(duì)象調(diào)用的虛函數(shù)它們的調(diào)用地址在編譯期就確定了。// 偽代碼示意動(dòng)態(tài)綁定的過程 void callDraw(Shape* ptr) { // ptr-draw(); 編譯器實(shí)際生成的代碼類似 void (*funcPtr)() *(ptr-vptr offset_of_draw); // 從vtable獲取函數(shù)地址 funcPtr(); // 調(diào)用函數(shù) }實(shí)操心得性能開銷動(dòng)態(tài)綁定有輕微的性能開銷包括一次額外的指針解引用找vptr和一次數(shù)組偏移計(jì)算在vtable中找函數(shù)。在絕大多數(shù)應(yīng)用中這個(gè)開銷可以忽略不計(jì)。不要因?yàn)閾?dān)心性能而拒絕使用多態(tài)代碼的清晰度和可維護(hù)性通常更重要。內(nèi)存開銷每個(gè)包含虛函數(shù)的類的對(duì)象都會(huì)多出一個(gè)指針vptr的大小。在64位系統(tǒng)上是8字節(jié)。對(duì)于一個(gè)有大量微小對(duì)象的系統(tǒng)這可能需要考慮。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中的虛函數(shù)在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)不會(huì)發(fā)生多態(tài)它只會(huì)調(diào)用當(dāng)前構(gòu)造函數(shù)所屬類的版本。因?yàn)楫?dāng)構(gòu)造Circle時(shí)在Shape構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行期間vptr指向的是Shape::vtable尚未被修正為Circle::vtable。析構(gòu)過程則相反。這是一個(gè)常見的陷阱。3. 純虛函數(shù)、抽象類與接口設(shè)計(jì)3.1 純虛函數(shù)與抽象類的定義有時(shí)候基類中的某個(gè)虛函數(shù)無法給出一個(gè)有意義的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。比如我們的Shape::area()一個(gè)“形狀”的面積怎么算沒有具體形狀無從算起。這時(shí)我們可以將它聲明為純虛函數(shù)。class Shape { public: virtual void draw() const { /* 可以有一個(gè)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)比如輸出錯(cuò)誤信息 */ } virtual double area() const 0; // 純虛函數(shù) };語法是在函數(shù)聲明末尾加上 0。包含至少一個(gè)純虛函數(shù)的類被稱為抽象類。抽象類有兩個(gè)核心特性不能實(shí)例化你不能創(chuàng)建抽象類Shape的對(duì)象。Shape s;這行代碼會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。這從邏輯上也講得通一個(gè)抽象的“形狀”本就不該存在。強(qiáng)制派生類提供實(shí)現(xiàn)任何從Shape派生的非抽象類如Circle,Rectangle必須覆蓋實(shí)現(xiàn)所有的純虛函數(shù)否則它自己也會(huì)成為抽象類同樣無法實(shí)例化。3.2 抽象類 vs 接口一種編程思想在C中并沒有像Java或C#那樣的interface關(guān)鍵字。但是我們可以用抽象類來模擬“接口”的概念。一個(gè)常見的實(shí)踐是創(chuàng)建一個(gè)只包含純虛函數(shù)和虛析構(gòu)函數(shù)沒有任何數(shù)據(jù)成員的抽象類。這樣的類定義了一個(gè)純粹的契約或協(xié)議所有派生類都必須遵守。// 一個(gè)“繪制”接口 class IDrawable { public: virtual void draw() const 0; virtual ~IDrawable() default; // 虛析構(gòu)函數(shù)至關(guān)重要 }; // 一個(gè)“可序列化”接口 class ISerializable { public: virtual std::string toJson() const 0; virtual void fromJson(const std::string json) 0; virtual ~ISerializable() default; }; // 一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口 class Circle : public Shape, public IDrawable, public ISerializable { // ... 必須實(shí)現(xiàn)Shape、IDrawable、ISerializable中的所有純虛函數(shù) };這種“接口類”的設(shè)計(jì)極大地提高了代碼的靈活性。你可以編寫只依賴于IDrawable接口的函數(shù)它可以接受任何實(shí)現(xiàn)了該接口的對(duì)象而不關(guān)心對(duì)象的具體類型。void renderScene(const std::vectorIDrawable* drawables) { for (auto* obj : drawables) { obj-draw(); // 多態(tài)調(diào)用 } }注意事項(xiàng)虛析構(gòu)函數(shù)如果一個(gè)類打算被多態(tài)地使用即通過基類指針來刪除派生類對(duì)象那么基類的析構(gòu)函數(shù)必須是虛函數(shù)。否則通過基類指針刪除派生類對(duì)象會(huì)導(dǎo)致派生類的析構(gòu)函數(shù)不被調(diào)用可能發(fā)生資源泄漏。對(duì)于抽象類/接口類將析構(gòu)函數(shù)聲明為純虛函數(shù)時(shí)必須提供它的實(shí)現(xiàn)哪怕是一個(gè)空的{}因?yàn)榕缮惖奈鰳?gòu)函數(shù)會(huì)隱式調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。class AbstractBase { public: virtual ~AbstractBase() 0; // 聲明為純虛 }; AbstractBase::~AbstractBase() {} // 必須提供定義更簡(jiǎn)單常見的做法是使用virtual ~AbstractBase() default;。4. 現(xiàn)代C的護(hù)航者override與finalC11引入了override和final這兩個(gè)上下文關(guān)鍵字它們本身不是保留字只在特定位置有特殊含義大大增強(qiáng)了代碼的安全性和表達(dá)力。4.1 override明確意圖避免錯(cuò)誤override用于顯式地標(biāo)記一個(gè)成員函數(shù)意在覆蓋基類中的虛函數(shù)。它的好處是讓編譯器和代碼閱讀者都清晰無誤。class Base { public: virtual void func(int) const; virtual void foo(); }; class Derived : public Base { public: void func(int) const override; // 正確明確覆蓋 void func(int) override; // 錯(cuò)誤編譯報(bào)錯(cuò)缺少const不是有效的覆蓋 void foo(int) override; // 錯(cuò)誤編譯報(bào)錯(cuò)參數(shù)列表不匹配不是有效的覆蓋 virtual void bar() override; // 錯(cuò)誤編譯報(bào)錯(cuò)基類中沒有bar虛函數(shù)可覆蓋 };在沒有override的年代上面Derived類中的錯(cuò)誤寫法func(int)和foo(int)會(huì)被編譯器認(rèn)為是派生類自己新定義的函數(shù)而不是錯(cuò)誤。這可能導(dǎo)致你自以為重寫了函數(shù)實(shí)際上卻創(chuàng)建了一個(gè)新的、與多態(tài)無關(guān)的函數(shù)運(yùn)行時(shí)行為與預(yù)期不符這種bug非常難查。養(yǎng)成習(xí)慣在所有意圖覆蓋虛函數(shù)的地方都加上override。4.2 final禁止進(jìn)一步覆蓋或繼承final有兩個(gè)用途用于虛函數(shù)阻止該函數(shù)在后續(xù)的派生類中被覆蓋。用于類阻止該類被繼承。class Base { public: virtual void doSomething() final; // 此虛函數(shù)不能再被覆蓋 }; class Derived : public Base { public: void doSomething(); // 錯(cuò)誤編譯報(bào)錯(cuò)不能覆蓋final函數(shù) }; class NoMoreChildren final { // 此類不能被繼承 // ... }; class TryInherit : public NoMoreChildren { // 錯(cuò)誤編譯報(bào)錯(cuò) // ... };使用場(chǎng)景final用于函數(shù)當(dāng)你設(shè)計(jì)一個(gè)類認(rèn)為某個(gè)虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)是“最終版”不希望子類改變其核心行為可能出于安全、性能或設(shè)計(jì)約束可以使用final。final用于類當(dāng)你設(shè)計(jì)一個(gè)類認(rèn)為它不應(yīng)該作為基類例如工具類、某些涉及敏感資源的類或者為了優(yōu)化某些編譯器可以對(duì)final類進(jìn)行去虛擬化優(yōu)化可以使用final。5. 重載、重寫與隱藏的深度辨析這是C面試中的經(jīng)典問題也是容易混淆的概念。我們放在一起對(duì)比徹底厘清。特性重載 (Overload)重寫/覆蓋 (Override)隱藏 (Hide)作用域同一個(gè)類中或同一個(gè)命名空間派生類中覆蓋基類的虛函數(shù)派生類中定義與基類同名的函數(shù)非虛函數(shù)或參數(shù)不同函數(shù)簽名要求函數(shù)名相同但參數(shù)列表必須不同類型、數(shù)量、順序。返回類型可以不同。函數(shù)名、參數(shù)列表、返回類型協(xié)變除外、const限定都必須相同?；惡瘮?shù)必須是virtual。函數(shù)名相同。參數(shù)列表可以相同也可以不同。virtual關(guān)鍵字無關(guān)基類函數(shù)必須有派生類可加可不加建議加override無關(guān)多態(tài)性無。編譯時(shí)根據(jù)參數(shù)決定調(diào)用哪個(gè)。有。運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象實(shí)際類型決定。無。根據(jù)指針/引用的靜態(tài)類型決定。目的提供處理不同類型/數(shù)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口名。實(shí)現(xiàn)多態(tài)允許子類定制特定行為。通常是非故意的子類定義了同名函數(shù)意外遮蔽了基類函數(shù)。代碼示例與分析class Base { public: void func(int x) { cout Base::func(int) endl; } // #1 virtual void vfunc(int x) { cout Base::vfunc(int) endl; } // #2 void sameName() { cout Base::sameName() endl; } // #3 }; class Derived : public Base { public: // 重載錯(cuò)誤不在同一作用域。這是隱藏(Base::func被隱藏) void func(double x) { cout Derived::func(double) endl; } // #4 // 重寫 (Override) - 正確覆蓋了基類的虛函數(shù)#2 void vfunc(int x) override { cout Derived::vfunc(int) endl; } // #5 // 隱藏 - 隱藏了基類的非虛函數(shù)#3 void sameName() { cout Derived::sameName() endl; } // #6 }; int main() { Derived d; Base* bp d; Derived* dp d; // 通過派生類對(duì)象調(diào)用 d.func(10); // 調(diào)用 #4。整數(shù)10被隱式轉(zhuǎn)換為double。Base::func(int)被隱藏了。 d.vfunc(10); // 調(diào)用 #5。多態(tài)實(shí)際類型是Derived。 d.sameName(); // 調(diào)用 #6。Base::sameName()被隱藏。 // 通過基類指針調(diào)用 bp-func(10); // 調(diào)用 #1。靜態(tài)類型是Base找到Base::func(int)。 bp-vfunc(10); // 調(diào)用 #5動(dòng)態(tài)綁定多態(tài)發(fā)生。輸出 Derived::vfunc(int) bp-sameName(); // 調(diào)用 #3。靜態(tài)綁定調(diào)用Base::sameName()。 // 通過派生類指針調(diào)用 dp-func(10.0); // 調(diào)用 #4。 dp-func(10); // 調(diào)用 #4。整數(shù)轉(zhuǎn)換。Base::func(int)不可見。 dp-vfunc(10); // 調(diào)用 #5。 dp-sameName(); // 調(diào)用 #6。 }關(guān)鍵點(diǎn)總結(jié)重載是橫向的同一層級(jí)重寫和隱藏是縱向的繼承層級(jí)。重寫是多態(tài)的基礎(chǔ)必須滿足嚴(yán)格的函數(shù)簽名匹配和虛函數(shù)條件。隱藏常常是編碼疏忽導(dǎo)致的。如果你在派生類中定義了一個(gè)與基類同名的函數(shù)即使參數(shù)不同并且你不是有意要覆蓋虛函數(shù)那么基類的所有同名函數(shù)都會(huì)被隱藏。要調(diào)用被隱藏的基類函數(shù)需要使用作用域解析運(yùn)算符::例如d.Base::sameName();。使用override關(guān)鍵字可以完美避免“本想重寫卻意外隱藏或重載”的錯(cuò)誤。6. 多態(tài)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用模式與陷阱理解了基本原理我們看看多態(tài)在實(shí)戰(zhàn)中如何應(yīng)用以及有哪些坑需要避開。6.1 工廠模式與多態(tài)工廠模式是多態(tài)最經(jīng)典的應(yīng)用場(chǎng)景之一。它用于創(chuàng)建對(duì)象而無需向客戶端暴露實(shí)例化邏輯。class Product { public: virtual ~Product() default; virtual void use() 0; }; class ConcreteProductA : public Product { public: void use() override { std::cout Using Product A\n; } }; class ConcreteProductB : public Product { public: void use() override { std::cout Using Product B\n; } }; class Factory { public: enum class Type { A, B }; // 靜態(tài)工廠方法根據(jù)輸入返回不同的Product派生類指針 static std::unique_ptrProduct createProduct(Type type) { switch (type) { case Type::A: return std::make_uniqueConcreteProductA(); case Type::B: return std::make_uniqueConcreteProductB(); default: return nullptr; } } }; // 客戶端代碼 auto prod Factory::createProduct(Factory::Type::A); if (prod) { prod-use(); // 多態(tài)調(diào)用輸出 Using Product A }客戶端代碼只依賴Product接口完全不知道ConcreteProductA或B的存在。新增產(chǎn)品類型只需修改工廠類符合開閉原則。6.2 策略模式與多態(tài)定義一系列算法將它們封裝起來并且使它們可以互相替換。多態(tài)讓算法可以獨(dú)立于使用它的客戶端而變化。class CompressionStrategy { public: virtual ~CompressionStrategy() default; virtual std::vectorchar compress(const std::vectorchar data) 0; }; class ZipStrategy : public CompressionStrategy { /*...*/ }; class RarStrategy : public CompressionStrategy { /*...*/ }; class SevenZipStrategy : public CompressionStrategy { /*...*/ }; class FileCompressor { private: std::unique_ptrCompressionStrategy strategy_; public: void setStrategy(std::unique_ptrCompressionStrategy strategy) { strategy_ std::move(strategy); } void compressFile(const std::string filename) { auto data readFile(filename); auto compressed strategy_-compress(data); // 多態(tài)調(diào)用 writeFile(filename .compressed, compressed); } };用戶可以運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)切換壓縮算法FileCompressor類的核心邏輯無需改變。6.3 常見陷阱與最佳實(shí)踐析構(gòu)函數(shù)非虛這是最嚴(yán)重的錯(cuò)誤之一。如果基類析構(gòu)函數(shù)不是虛函數(shù)通過基類指針刪除派生類對(duì)象是未定義行為通常會(huì)導(dǎo)致派生類部分資源泄漏。class Base { public: ~Base() {} }; // 非虛析構(gòu)函數(shù) class Derived : public Base { public: ~Derived() { /* 清理資源 */ } }; Base* ptr new Derived(); delete ptr; // 未定義行為~Derived() 可能不會(huì)被調(diào)用黃金法則如果一個(gè)類有任何虛函數(shù)它就應(yīng)該有一個(gè)虛析構(gòu)函數(shù)。在構(gòu)造/析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)如前所述此時(shí)虛函數(shù)機(jī)制并未按預(yù)期工作調(diào)用的是當(dāng)前構(gòu)造函數(shù)所屬類的版本。如果必須調(diào)用可以考慮使用“兩次初始化”模式或傳遞參數(shù)。誤用默認(rèn)參數(shù)虛函數(shù)的重寫機(jī)制不檢查默認(rèn)參數(shù)。默認(rèn)參數(shù)是靜態(tài)綁定的在編譯期根據(jù)指針的靜態(tài)類型確定。class Base { public: virtual void func(int x 10) { cout x; } }; class Derived : public Base { public: void func(int x 20) override { cout x; } }; Base* b new Derived; b-func(); // 輸出 10雖然調(diào)用的是Derived::func但使用的默認(rèn)參數(shù)是Base::func的10。建議避免在虛函數(shù)中使用默認(rèn)參數(shù)或者確保派生類和基類的默認(rèn)參數(shù)值一致。菱形繼承與虛繼承當(dāng)多繼承形成菱形結(jié)構(gòu)時(shí)同一個(gè)基類會(huì)在最終派生類中存在多個(gè)副本導(dǎo)致二義性。需要使用虛繼承來解決。class A { public: int data; }; class B : virtual public A {}; class C : virtual public A {}; class D : public B, public C {}; // 此時(shí)D中只有一個(gè)A的副本訪問data沒有二義性。虛繼承有額外的開銷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎使用多繼承優(yōu)先考慮組合或單繼承。性能考量雖然虛函數(shù)調(diào)用有開銷但在現(xiàn)代CPU上一次指針跳轉(zhuǎn)的開銷極小。不要過早優(yōu)化。只有在性能分析Profiling明確顯示虛函數(shù)調(diào)用是熱點(diǎn)hotspot時(shí)才考慮使用替代方案如CRTP奇異遞歸模板模式在編譯期實(shí)現(xiàn)靜態(tài)多態(tài)。7. 從原理反推如何理解多態(tài)是C面向?qū)ο蟮撵`魂回顧我們開頭的圖形編輯器例子。如果沒有多態(tài)代碼會(huì)充斥著條件判斷緊密耦合。有了多態(tài)我們實(shí)現(xiàn)了“依賴倒置”高層模塊圖形編輯器的渲染引擎不依賴于低層模塊具體的圓形、矩形而是二者都依賴于抽象Shape接口。這使得系統(tǒng)像插件一樣易于擴(kuò)展要添加一個(gè)Star形狀你只需要新建一個(gè)Star類繼承Shape并實(shí)現(xiàn)draw和area然后將其對(duì)象放入Shape指針的容器中。渲染引擎的代碼一行都不用改。這種能力讓C能夠構(gòu)建出龐大、復(fù)雜但結(jié)構(gòu)清晰的系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)庫中的IO流std::ostream、容器算法如std::sort依賴于迭代器的抽象等都蘊(yùn)含著多態(tài)的思想。理解多態(tài)不僅僅是記住語法更是掌握了一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)思維。它讓你從“寫一堆處理特定情況的代碼”轉(zhuǎn)向“設(shè)計(jì)一個(gè)能處理未來未知情況的框架”。當(dāng)你下次看到基類指針時(shí)你應(yīng)該看到的不是一個(gè)簡(jiǎn)單的指針而是一個(gè)通往一系列可能行為的、充滿彈性的契約入口。這才是多態(tài)真正賦予C程序員的力量。